La biosfera està estretament relacionada amb les capes del planeta:

Transcripción

1 L'ecologia: Ecologia és el terme que serveix per a definir la ciència que estudia les relacions entre els éssers vius i el lloc on viuen, és a dir, el seu medi ambient. És una paraula creada pel biòleg alemany Ernst Haeckel a partir de les paraules gregues Oikos (casa) i logos (estudi de). Els ecosistemes: La biosfera és la capa discontínua formada per tots els éssers vius que habiten el planeta Terra. S'estén des de les capes més altes de l'atmosfera on es troben microorganismes en suspensió fins als 5 km de profunditat en els oceans. Entre aquests dos límits hi viuen la totalitat d'éssers vius, agrupats en un nombre molt gran d'espècies diferents (entre 5 i 50 milions segons els especialistes). Cada cada any se'n descobreixen de noves. L'any 2008, per exemple, se'n van descobrir més de Algunes de tan espectaculars com la d'aquest peix dràcula. La biosfera està estretament relacionada amb les capes del planeta: La geosfera que és el medi on viuen les espècies terrestres i constitueixen el suport imprescindible per a les plantes, a partir de les quals s'organitzen totes les cadenes i xarxes alimentàries. L'atmosfera intercanvia oxigen, diòxid de carboni, nitrogen... amb els éssers vius. Aquests intercanvis són necessaris per a la vida dels organismes. També ho són la llum i l'escalfor del Sol, que arriben a través de l'atmosfera amb la intensitat suficient per al desenvolupament de la vida. La hidrosfera és la font d'aigua, un compost imprescindible per a la vida. A més és el medi que envolta els organismes aquàtics amb els quals es produeixen els intercanvis de matèria necessaris per als processos vitals. Els ecosistemes es consideren les unitats de funcionament de la biosfera. Un ecosistema està format pel conjunt d'éssers vius que habiten en un lloc de la Terra (la biocenosi o comunitat), la part física on habiten (biòtop) i totes les relacions que es poden establir entre aquests dos components. L'extensió i límits d'un ecosistema són difícils de precisar, ja que depenen de la mirada de l'observador. Un ecosistema pot ser una bassa d'aigua, un tronc caigut al mig d'un bosc, un riu o una selva. 1 Ecologia (1a part)

2 Com que aquests espais estan relacionats amb els que l'envolten, si bé a nivell pràctic podem definir-los i estudiar-los per separat, estrictament, no és possible delimitar un ecosistema a un espai concret. Per exemple, el tronc caigut al mig del bosc tot i tenir una sèrie de característiques pròpies que ens permeten estudiar-lo separadament de la resta, és evident que té relació amb els arbres del seu voltant. Podem arribar a considerar la Terra com un únic i gran ecosistema en el qual es distingeixen petites parcel les interrelacionades amb les del seu voltant. Això ha portat a James Lovelock i Lynn Margulis a formular la teoria Gaia, que considera la Terra com una entitat complexa formada per la geosfera, atmosfera, hidrosfera i biosfera, en la que tots els components actuarien com si fossin les diverses parts d'un organisme viu gran i complex. La biocenosi. Anomenem població al conjunt d'individus de la mateixa espècie que habiten en un mateix lloc i en un mateix moment. La biocenosi és el conjunt de totes les poblacions que viuen en un mateix lloc. També podem dir-ne comunitat. Les relacions que s'estableixen entre tots els individus, tant si són d'una mateixa població com si són de poblacions diferents, s'anomenen factors ambientals biòtics. El biòtop Abans de parlar de biòtop hem de definir altres conceptes: El medi és el fluid que envolta els organismes (aire o aigua). El substrat és la superfície sobre la qual es desplacen, s'aguanten o es fixen els organismes, bé sigui, el terra, l'aigua o la superfície d'altres éssers vius. Els factors ambientals abiòtics són els factors fisicoquímics: llum, temperatura, humitat,... El biòtop és el conjunt format pel medi, els substracte i els factors ambientals abiòtics que afecten els éssers vius. 2 Ecologia (1a part)

3 És important no confondre el biòtop amb l habitat que és l espai concret on viu un organisme. El medi Com hem dit és el lloc on viuen i es desplacen els éssers vius d'un ecosistema i amb el qual mantenen intercanvis constants de matèria i d'energia. Bàsicament en trobem dos: El medi aquàtic i el medi terrestre: El medi aquàtic està constituït per mars, rius, llacs,.. Ocupa el 70% de la superfície terrestre. Segons la posició que ocupen en aquest medi, els organismes es classifiquen en diferents grups: Nèuston o comunitat que viu associada a la pel lícula superficial de l'aigua mercès a la tensió superficial. Per exemple les larves d'alguns mosquits. Plàncton format per tots els éssers vius (en general diminuts) que suren a la deriva prop la superfície. S'hi distingeix el fitoplàncton o plàncton vegetal que fa fotosíntesi i és responsable de part de l'oxigen atmosfèric, i el zooplancton o plàncton animal. Necton format per animals nedadors com els peixos. El bentos format pels organismes que habiten sobre el fons. El medi aeri és el fluid format per la zona de l'atmosfera propera a la superfície de la terra i envoltats per la barreja de gasos que coneixem com l'aire, format per oxigen, nitrogen, diòxid de carboni, vapor d'aigua, i altres en molt petites proporcions. 3 Ecologia (1a part)

4 Els organismes que hi viuen tenen estructures de sustentació que impedeixen que la gravetat faci que quedin esclafats. Són estructures com les parets de les cèl lules o el sistema llenyós en els vegetals o els esquelets del animals. Els factors ambientals abiòtics: Com hem dit, els factors ambientals abiòtics són el conjunt de condicions físiques i químiques del biòtop. Els organismes tenen diferents nivells de tolerància a aquests factors. Hi podem destacar: La llum: La llum condiciona l'existència i nombre d'organismes fotosintètics. La llum del Sol subministra pràcticament tota l'energia que necessitem tots els éssers vius. L'energia del Sol és captada pels organismes fotosintètics i transforma en energia química. Part d aquesta energia anirà passant d uns organismes a uns altres. Podem diferenciar les plantes d'ombra (esciòfiles) de les plantes que prefereixen la màxima insolació possible (heliòfiles). Això provoca una distribució diferencial tant en les plantes terrestres com en les aquàtiques. Aquestes últimes només poden viure en una zona superficial on arriba la llum. Un altre aspecte interessant és el fotoperíode (alternança de dies i nits i les estacions) que determinen canvis importants en la fisiologia dels animals. Hi ha animals actius de dia, altres de nit i molts a l'alba i al capvespre. Les plantes presenten canvis importants relacionats amb la necessitat de llum de dia per a realitzar la fotosíntesi. D'altra banda les fluctuacions estacionals són importants perquè determinen el període reproductiu en moltes espècies, les migracions, les mudes de pell o pèl, la caiguda de les fulles en els arbres caducifolis,... La temperatura. La temperatura pot variar en els ecosistemes terrestres des dels 70º sota zero de l'antàrtida fins els més de 60 graus a deserts com el del Sahara. 4 Ecologia (1a part)

5 Tot i que hi ha organismes com alguns bacteris que poden viure en temperatures superiors als 80 graus o inferiors als -30 º, la major part dels éssers vius tenen uns límits de tolerància a la temperatura entre -2 i 50º. Temperatures inferiors corresponen al punt de congelació de l'aigua en els éssers vius i temperatures superiors afecten les proteïnes. Segons la capacitat de control de la temperatura del seu cos podem distingir els éssers vius entre els organismes endoterms i els individus ectoterms o poiquiloderms. Els primers aprofiten les reaccions del seu metabolisme per mantenir la temperatura interna, independent dels canvis en l'exterior. Els mamífers i les aus pertanyem a aquest tipus d'organismes. Els organismes ectoderms tenen una temperatura interna molt similar a la del medi on estan. Això fa que no gastin energia per regular la seva temperatura interna, però com a contrapartida depenen de les condicions del medi que determina el seu grau d'activitat. La humitat. Els éssers vius són totalment dependents de l'aigua ja que estan formats per un 70% d'aquest compost. Però els individus dels ecosistemes terrestres viuen en contacte amb l'atmosfera, que té una quantitat molt petita d'aigua en forma de vapor, i perden aigua constantment. A través de la seva superfície en un procés que s'anomena evapotranspiració, per l'orina,... Això fa que els éssers vius hagin d'adaptar-se per evitar la deshidratació. En són un exemple: -Cobertes aïllants com les cutícules dels artròpodes les ceres de les fulles i fruits, les escates dels rèptils o la pell dels mamífers. -Estructures que retenen l'aire i mantenen una microatmosfera humida com les plomes dels ocells i els pèls en els mamífers. -L'aparell respiratori a l'interior del cos com tenen la major part dels animals. -La fecundació interna i el desenvolupament embrionari a l'interior d ous amb closques impermeables o a l'interior del cos de la mare. -Adaptació de la conducta: això vol dir adaptar l'activitat a hàbits nocturns per evitar la insolació, hàbits migratoris per evitar els estacions seques, adaptació del cicle biològic a l'estació seca,... -Capacitat de beure l'aigua del mar en els animals marins gràcies a uns òrgans especials capaços de retirar l'excés de sal. En el cas de les plantes a més de les fulles amb cutícules impermeables i petits porus, anomenats estomes, d'obertura regulable segons les condicions ambientals, hi ha les 5 Ecologia (1a part)

6 arrels llargues o la pilositat abundant capaç de retenir aire amb vapor d'aigua, la fecundació a través del pol len o la formació de les llavors. La salinitat: En general, com ja hem apuntat, el medi intern dels organismes és menys salat que l'aigua del mar i més salat que la dolça. Quan dues dissolucions amb diferent grau de salinitat estan separades per una membrana que deixa passar l'aigua però no les sals, com la membrana de les cèl lules, es produeix un fenomen anomenat osmosi, que consisteix en el pas de l'aigua des del medi més diluït al més concentrat. Els organismes que no poden evitar aquest pas d'aigua són els organismes poiquilosmòtics i els que presenten adaptacions per a compensar-lo o evitar-lo s'anomenen homeostàtics. Les algues i la major part dels invertebrats són poiquilosmòtics i els vertebrats tenen diferents nivells d'homeostasi. Els organismes poiquilsmòtics moren si canvia la salinitat del medi on viuen. Els organismes homeostàtics suporten variacions fins un grau de la salinitat del medi. Però passats un límits també tenen problemes greus. Unes poques espècies suporten grans canvis de salinitat que els permeten passar de l'aigua salada dels mars a l'aigua dolça. La pressió atmosfèrica: La pressió atmosfèrica és la força per unitat de superfície que exerceix el pes d l'aire. A mesura que augmenta l'altura la pressió atmosfèrica disminueix i amb aquesta la quantitat d'oxigen disponible. Això fa que els organismes que viuen a grans altures han de tenir mecanismes especialitzate en captar oxigen del medi. Els animals que viuen a altures considerables com les llames dels Andes, molts ocells o animals aquàtics de rius i llacs d'alta muntanya presentin adaptacions com la presència d'hemoglobines especials amb més afinitat per l'oxigen. En el cas dels organismes que viuen a l'aigua cal tenir en compte la pressió hidrostàtica, que és la força que exerceix l'aigua sobre la superfície d'un cos. Aquesta pressió augmenta a raó d'una atmosfera per cada deu metres de profunditat. Els organismes que viuen en aigües profundes necessiten adaptacions per aguantar la pressió. És el cas de la bufeta natatòria dels peixos, una cambra plena d'aire que els permet regular la capacitat de flotació per poder ascendir i descendir amb facilitat. Els peixos que viuen a grans profunditats solen ser plans i sense cavitats internes plenes de gasos. El ph: El ph mesura el grau d'acidesa d'un sòl i depèn de la composició dels elements que el formen i de les subtàncies que l'aigua conté en dissolució. Normalment els éssers vius viuen en sòls amb ph bàsics. 6 Ecologia (1a part)

7 La biocenosi o comunitat La biocenosi o comunitat està formada per les poblacions de diferents espècies que viuen en un mateix biòtop. Les relacions entre els sers vius que formen la biocenosi reben el nom de relacions biòtiques i es poden dividir en dues categories: les relacions intraespecífiques si són entre membres d'una mateixa població, i les relacions interespecífiques si són entre membres de diferents poblacions. Característiques de les poblacions: Per caracteritzar una població, és a dir, el conjunt d'organismes d'una espècie que ocupa una zona determinada d'un ecosistema i les relacions entre els individus que la constitueixen hem de tenir en compte: -El nombre d'individus que és el nombre d'individus que formen part de la població. -La densitat ecològica que és el nombre d'individus per unitat de superfície. Cal que es mantingui en equilibri per la supervivència de l'espècie. Un excés de població pot comportar problemes per falta d'aliments o per contaminació del medi. Una baixa densitat pot comportar problemes en la reproducció sexual entre els indiviuds. -Taxa de natalitat: Nombre d'individus que neixen en un període determinat. -Taxa de mortalitat. Nombre d'individus que moren en un període determinat. -La durada mitjana de la vida, que és el temps transcorregut entre el naixement i la mort dels individus. Més important encara és conèixer la durada del període reproductor dins del període vital de l'espècie. -És important també conèixer la distribució per edats dels individus de la població ja que d'aquí podrem conèixer la quantitat d'individus que es troben en l'etapa pre-reproductora, els que es troben en l'etapa reproductora i els que ja han perdut la capacitat de reproduirse. A partir d'aquestes dades podem deduir si aquella població està en equilibri, en expansió o està regredint. La distribució per edats la podem representar per mitjà de les piràmides de població, confeccionades amb diagrames de barres horitzontals, on cada una representa el nombre d'indiviuds d'una edat i un sexe. 7 Ecologia (1a part)

8 -Les migracions i dispersions: Són els desplaçaments d'individus buscant ambients més favorables. Si els desplaçaments són en una direcció concreta i afecten un nombre gran d'organismes o una població sencera l'anomenem migració. Poden tenir una periodicitat diària, com en el plàncton marí, estacional com passa en les cigonyes o durant tota la vida dels individus. Estan en molts casos relacionades amb el cicle reproductor. Les dispersions són moviments sense una direcció determinada. Per exemple passa amb les llavors o fruits de vegetals que són transportats a nous ambients per l'acció del vent o d'animals. Les poblacions en el temps: Les diferents espècies d'organismes vius es poden englobar en dos grans grups segons sigui la seva estratègia reproductiva. Hi ha els organismes oportunistes o de l'estratègia de la r i els organismes especialistes o de l'estratègia de la k. Els primers són aquells organismes que estan dotats d'un potencial reproductiu alt. Tenen un temps curt de vida i arriben a l'edat reproductora ràpidament. Només es reprodueixen un cop a la vida i tenen un gran nombre de descendents que depenen d'ells mateixos. Les seves poblacions tenen grans variacions ja que tenen una gran mortalitat. Són les espècies que trobem en les fases inicials de la colonització d'un ecosistema, com per exemple un camp de conreu abandonat,... Els individus especialistes en canvi tenen un potencial reproductiu menor. Tenen un temps de vida relativament més llarg i una etapa de desenvolupament, també més llarga, ja que per la seva complexitat tarden en arribar a l'edat adulta. Es reprodueixen varies vegades en la seva vida però tenen pocs descendents que són cuidats pels progenitors. Les poblacions són estables i tendeixen a arribar a l'equilibri. La mortalitat depèn de la densitat de la població i acostumen a viure en medis estables. Aquestes espècies tenen normalment un grau més gran de complexitat que els permet competir millor pels recursos en poblacions denses. 8 Ecologia (1a part)

9 Relacions intraespecífiques. Recorda que en llatí intra vol dir dins. Aquestes són les relacions que s'estableixen dins una població, és a dir, entre els organismes d'una mateixa espècie. Podem trobar-ne de dos tipus. -Les relacions de competència: La competència intraespecífica és una interacció entre individus de la mateixa espècie per un recurs limitat, que comporta la reducció de la supervivència i la possibilitat de reproducció dels individus que competeixen. Les relacions de competència donen lloc a la territorialitat que és la tendència d'un individu de la població a ocupar un espai determinat i defensar-lo dels altres individus de la mateixa espècie. Això facilita l'obtenció d'aliment i permet tenir refugi i assegurar la reproducció. Són territorials els lleons, els pops, les aguiles i molts altres animals. -Les relacions de cooperació: Són les que permeten als individus d'una població viure en millors condicions que les que tindrien de forma individual. En aquest cas el grup proporciona ajuda mútua en l'alimentació, en la defensa davant depredadors, facilita l'aparellament,... Podem classificar-les en: -associacions familiars si s'estableix entre els progenitors i la seva descendència. La relació es basa en la reproducció i la protecció dels fills. Hi ha diversos tipos d'associacions: la parental monògama on conviuen una parella d'individus reproductors i la seva descendència, la parental monógama formada pel mascle, varies femelles i la seva descendència, la matriarcal formada per la femella i la seva prole i la filial formada per la prole, com passa en molts peixos. -associacions gregàries formades per individus entre els que no hi ha d'haver necessàriament parentiu. La relació que els uneix és la busca d'aliment, la protecció contra els depredadors o les migracions. Això passa amb les manades de nyus, rens,... els cardúmenes de peixos com les sardines o les tonyines o les bandades d'ocells com els estronells. -associacions estatals: Estan integrades per individus agrupats en castes entre les que té lloc una divisió del treball. Unes defensen el grup, altres s'encarreguen d'aconseguir aliment i altres de la reproducció. És el cas dels insectes socials com les formigues o les abelles. En aquestes associacions un individu aïllat del grup no pot sobreviure. -Poblacions colonials. La colònia està formada per individus originats per reproducció asexual a partir d'un progenitor comú. Els individus que les formen estan units físicament formant un organisme comú i poden ser tots iguals com el cas del corall o diferents i tenir diferents funcions. És el cas de la medusa carabel la (Physalia carabela). 9 Ecologia (1a part)

10 Les relacions interespecifiques: Recorda que en llatí inter vol dir entre. Aquestes són les relacions que s'estableixen entre individus d'espècies diferents, és a dir, de diferents poblacions. Aquestes relacions influeixen en la distribució i abundància dels organismes que es relacionen però que es poden veure afavorits, perjudicats o ni una cosa ni l'altra. Podem distingir entre diferents tipus: Competència interespecífica: Els individus d'una espècie experimenten una disminució de la supervivència, la fecunditat o el creixement com a conseqüència de l'explotació d'uns recursos limitats per individus d'una altra espècie. Les dues espècies resulten perjudicades però una més que l'altra arribant a la desaparició. La competència ha tingut una gran importància en l'evolució de les espècies, sent un dels motors de la selecció natural. Depredació: Un organisme (la presa) és matat i menjat total o parcialment per un altre (el depredador). En aquest tipus de relació l'energia passa de la presa al depredador. Els depredadors controlen les poblacions de preses i aquestes controlen passivament les poblacions dels seus depredadors. Parasitisme. Un organisme (paràsit ) consumeix una part d'un altre (hoste) i li provoca danys però sense causar-li la mort, almenys durant un llarg període de temps. Explotació. Una espècie es beneficia d'una altra aprofitant-se de l'activitat biològica d'aquesta. N'és un cas típic el del cucut, una au que pon els ous en els nius d'altres ocells perquè aquests els incubin i alimentin els pollets. Comensalisme: En aquest cas una espècie obté un benefici, però l'altra no es veu ni afavorida ni perjudicada. El comensal es nodreix de l'aliment sobrant, decamacions, secrecions,... d'un altre organisme anomenat hoste. Inquilinisme: És l'associació entre una espècie i una altra que li dona recer en el seu cos. Tanatocresi. Aprofitament que fa una espècie de restes, excrements, esqueletos o 10 Ecologia (1a part)

11 cadàvers d'una altra espècie per tal de protegir-se o servir-se'n. Foresi: Relació entre dues espècies quan una és transportada per l'altra. Mutualisme: És l'associació entre dos individus de diferent espècie que es beneficien mútuament. Simbiosi. És una versió extrema de mutualisme, en el cas que el benefici entre les dues espècies és tan gran que es converteixen en dependents. 11 Ecologia (1a part)