Unidad didáctica 5. La Biosfera. A

Transcripción

1 Unidad didáctica 5. La Biosfera. A. Concepto de biosfera y ecosistema. B. Estructura y dinámica de poblaciones. - Potencial biótico y factores reguladores del tamaño poblacional. -Curvas de supervivencia. -Estructura de edades y pirámides de edad. C. Estructura y dinámica de comunidades. -Caracterización de las comunidades. -Relaciones o interacciones entre los seres vivos. D. Estructura trófica y flujo de energía en los ecosistemas. -Cadena y red trófica. -Producción primaria y secundaria. -Eficiencia ecológica. -Factores limitantes de la producción primaria. -Pirámides ecológicas. -Ciclos biogeoquímicos. E. La sucesión ecológica. F. Concepto de bioma. Los biomas terrestres y acuáticos.

2 Definición de Ecosistema BIOTOPO: conjunto de componentes abióticos BIOCENOSIS: componentes bióticos

3 Definición de Ecosistema BIOTOPO: conjunto de componentes abióticos BIOCENOSIS: componentes bióticos

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5 Cuáles son los límites de un ecosistema? Ya dijimos anteriormente que un ecosistema es un nivel de organización, y sus límites dependen de los que defina el observador Los ecosistemas se ordenan como las Matriuskas

6 Cuáles son los límites de un ecosistema? Los límites entre ecosistemas (Ecotono) pueden ser más o menos permeables, y por tanto, mejor o peor definidos. ECOTONO PERMEABLE

7 Rendimiento La Biosfera La respuesta de un organismo a cualquier factor del medio físico tiene una forma característica de campana Temperatura

8 Rendimiento Óptimo La Biosfera La respuesta de un organismo a cualquier factor del medio físico tiene una forma característica de campana Límite de reproducción Límite de crecimiento Límite de supervivencia

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10 La respuesta a los factores del biotopo es básicamente de dos tipos: Especies estenoicas Especies eurióicas

11 LEY DEL MÍNIMO DE LIEBIG En 1840, Justus Von Liebig, investigando las necesidades de sales minerales en los vegetales, desarrolló el concepto conocido como ley del mínimo: El crecimiento de una planta depende de los nutrientes disponibles sólo en cantidades mínimas"

12 Aunque los factores en el biotopo son muchos, no todos tienen la misma importancia. Los más importantes son: Temperatura Humedad (disponibilidad de agua) Luz Disponibilidad de nutrientes Los hábitats continental y acuático tienen una distribución marcadamente distinta de estos factores

13 Porcentaje de la vegetación cuyo crecimieto está limitado por la disponibilidad de nutrientes en el suelo. En colores claros se muestran las áreas donde no existe limitación de nutrientes para el crecimiento de las plantas y en rojo donde si la hay. (Fuente: NASA/JPL-Caltech)

14 Ecología de las poblaciones Parámetros poblacionales El parámetro básico es el número de individuos de la población: N A partir de este definimos los siguientes TASA DE NATALIDAD (B): Número de individuos que nacen por unidad de tiempo. (años, meses ) B = b N b = número de nacimientos por individuo y unidad de tiempo Cada especie tiene un comportamiento reproductivo característico. Hay especies SEMELPARAS, que se reproducen una sola vez y mueren, y otras ITEROPARAS, que se reproducen varias veces.

15 Ecología de las poblaciones Parámetros poblacionales TASA DE MORTALIDAD (M): Número de individuos que mueren por unidad de tiempo. (años, meses ) M = m N m = número de muertes por unidad de tiempo Cada especie presenta una patrón característico de mortalidad a lo largo de su ciclo vital. Respondiendo a 3 patrones básicos representados en las llamadas curvas de supervivencia

16 Ecología de las poblaciones Curvas de supervivencia Grandes Carnívoros Insectos Peces

17 Ecología de las poblaciones La estructura demográfica de una población: edades y distribución por sexo, se representa gráficamente mediante Las llamadas pirámides de edad

18 Ecología de las poblaciones La estructura demográfica de una población: edades y distribución por sexo, se representa gráficamente mediante Las llamadas pirámides de edad Población en progreso Población estable Población en regresión

19 Ecología de las poblaciones Parámetros poblacionales La Emigración y la Inmigración tienen una expresión análoga TASA DE EMIGRACIÓN (E): Número de individuos que emigran por unidad de tiempo. (años, meses ) E = e N e = número de individuos que emigran por unidad de tiempo TASA DE INMIGRACIÓN (I): Número de individuos que inmigran por unidad de tiempo. (años, meses ) I = i N i = número de inmigrantes por unidad de tiempo

20 Ecología de las poblaciones Curva logística de crecimiento De acuerdo con las tasas de natalidad, mortalidad, emigración e inmigración; podemos calcular la variación de la población en el tiempo N/ t = B - M + I E N/ t = (b N) - (m N) + (i N)- (e N) Si consideramos una población aislada, es decir, sin emigración ni inmigración N/ t = (b N) - (m N) N/ t = (b-m) N

21 Ecología de las poblaciones Curva logística de crecimiento N/ t = (b-m) N N/ t = r N El factor b-m se llama TASA DE CRECIMIENTO o POTENCIAL BIÓTICO (r) El potencial biótico es característico de cada especie y viene a representar, aproximadamente, la capacidad de crecimiento de una población. r

22 Ecología de las poblaciones Curva logística de crecimiento De acuerdo con esta expresión matemática el crecimiento de una población sería de tipo exponencial N N/ t = r N t

23 Ecología de las poblaciones Curva logística de crecimiento esta forma de crecimiento no es real puesto que existen unos factores que limiten el crecimiento de la población Para modificar esta ecuación debemos añadir un factor el llamado FACTOR DE RESISTENCIA AMBIENTAL, de forma que el crecimiento de una población queda de acuerdo a la siguiente expresión: dn / dt r N K K N Donde K es la llamada CAPACIDAD DE CARGA, y es el valor máximo de N.

24 Ecología de las poblaciones Curva logística de crecimiento N K dn / dt r N K K N t

25 Ecología de las poblaciones Curva logística de crecimiento N K Factor de resistencia ambiental t

26 Ecología de las poblaciones Curva logística de crecimiento Si N es mucho menor que K K N dn / dt r N = 1 K El factor de resistencia ambiental es 1 y el crecimiento resulta exponencial dn / dt r N K K N

27 Ecología de las poblaciones Curva logística de crecimiento Si N es igual que K dn / dt r N K K N = O El factor de resistencia ambiental es 0, y por tanto, no hay crecimiento. dn / dt r0 N K K N

28 Ecología de las poblaciones Curva logística de crecimiento N K N = K N << K t

29 Ecología de las poblaciones Curva logística de crecimiento: fluctuaciones N K t

30 Interacciones entre los componentes de la biocenosis EFECTO O RESPUESTA ESPECIE A ESPECIE B TIPO DE INTERACCIÓN NEGATIVA (-) NEGATIVA (-) COMPETICIÓN POSITIVA (+) POSITIVA (+) MUTUALISMO/SIMBIOSIS POSITIVA (+) NEGATIVA (-) DEPREDACIÓN POSITIVA (+) NEGATIVA (-) PARASITISMO POSITIVA (+) NEGATIVA (-) PARASITOIDISMO POSITIVA (+) NEUTRA (0) COMENSALISMO NEGATIVA (-) NEUTRA (0) AMENSALISMO NEUTRA (0) NEUTRA (0) NEUTRA

31 Rendimiento La Biosfera Dinámica de las comunidades. Competencia Interespecífica La competencia entre especies diferentes fomenta la especialización. Por ejemplo supongamos dos especies de aves Especie A Especie B Nichos fundamentales Pequeño Mediano Grande Tamaño de la semilla

32 Rendimiento La Biosfera Dinámica de las comunidades. Competencia Interespecífica Este efecto se llama compresión del nicho, y conduce a que los ecosistemas con mayor número de especies presenten más especialistas Especie A Especie B Nichos efectivos Pequeño Mediano Grande Tamaño de la semilla

33 Rendimiento La Biosfera Dinámica de las comunidades. Competencia Interespecífica Si eliminamos una especie competidora, o se introduce en un nuevo hábitat, se produce el efecto contrario: la liberación competitiva Especie A Especie B Pequeño Mediano Grande Tamaño de la semilla

34 Rendimiento La Biosfera Dinámica de las comunidades. Cuando se trata de competencia intraespecífica, al aumentar la población (N), la respuesta es una estrategia más generalista Población 2 Población 1 Pequeño Mediano Grande Tamaño de la semilla

35 Dinámica de las comunidades. Catenas de distribución + - Gradiente de humedad MASIEGA CARRIZO TARAY

36 Dinámica de las comunidades. Catenas de distribución PISOS DE VEGETACIÓN Piso de vegetación Altitud Temperaturas medias Termomediterráneo Mesomediterráneo Supramediterráneo Oromediterráneo Crioromediterráneo Por debajo de los m Hasta los m Hasta los 1500 m aprox Entre 1500 y 2000 m Más de 2000 m Entre 17º y 19 ºC Entre 13º y 17 ºC Entre 8º y 13 ºC Entre 4º y 8 ºC Inferior a 4 ºC

37 Dinámica de las comunidades. Pisos de vegetación

38 Dinámica de las comunidades. Relaciones depredador-presa Además de los datos obtenidos por registros de las pieles cazadas, dos científicos (Lotka y Volterra) hicieron estudios experimentales con protozoos. De estos estudios dedujeron las ecuaciones para las poblaciones de depredadores y presas. dn presas dt rn presas 1 N presas K an depredador N presas a = eficiencia del depredador Número de capturas

39 Dinámica de las comunidades. Relaciones depredador-presa Para las poblaciones de depredadores dn depredador dt b an depredador N presas mn depredador b = eficiencia de conversión de capturas en nuevos depredadores

40 Dinámica de las comunidades. Relaciones depredador-presa PRESAS DEPREDADORES PRESAS DEPREDADORES PRESAS DEPREDADORES PRESAS DEPREDADORES

41 Dinámica de las comunidades. Relaciones depredador-presa Esto produce un patrón cíclico de las poblaciones de depredadores y presas N Depredadores Presas tiempo

42 N en miles de individuos La Biosfera Dinámica de las comunidades. Relaciones depredador-presa El ejemplo clásico es la relación entre las liebres y los linces árticos obtenidos a partir del registro de las pieles de los animales cazadas en Canadá a lo largo de casi un siglo

43 Caracterización de las comunidades Poca riqueza y diversidad de especies

44 Caracterización de las comunidades Alta riqueza y diversidad de especies

45 Caracterización de las comunidades Existen múltiples índices para medir la diversidad Por ejemplo el Índice de Dominancia de Berger-Parker: d = N max N T N max es el número de individuos de la especie dominante, o más abundante. N T es el número total de individuos de la comunidad. Índice de Berger-Parker cercano a 1 poca diversidad y cercano a 0 alta diversidad