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Ecología general Fabiola A. Parra Rondinel [email protected] Departamento de Biología Facultad de Ciencias 1

Ecología general Capítulo II. Condiciones físicas para la vida

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foto de Autor desconocido está bajo licencia CC BY NC

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El ambiente ejerce una influencia decisiva sobre los organismos. Ese conjunto de factores que influye directa o indirectamente sobre la vida de plantas y animales, que llamamos ambiente, determina límites para los organismos, límites referidos a periodos de actividad, de crecimiento, de reproducción, etc.

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Pingüino de Galápagos Spheniscus mendiculus



Viven entre dos corrientes: frías y cálidas



Desde las aguas más frías del Sur: los salmonetes y las sardinas



Los pescadores de la región han registrado, desde el siglo XVI, periodos de aguas templadas como el que ocurrió hace 20 años, y esas épocas de grave escasez de alimentos



Estrategia de 3 épocas reproductivas al año para hacer frente a la incertidumbre ambiental

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Los factores ambientales actúan como estimulantes y los organismos responden de distinta manera. ENTORNO: Es un sistema global complejo, de múltiples y variadas interacciones, dinámico y evolutivo en el tiempo, formado por los sistemas físico, biológico, social, económico, político y cultural en que vive el hombre y demás organismos.

ENTORNO ABIÓTICO: El ambiente es el mundo exterior que rodea a todo ser viviente y que determina su existencia. Abiótico quiere decir sin vida (A = sin, Bio = vida)

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Curvas de respuesta ilustrando los efectos del rango de condiciones ambientales (físicas) para la supervivencia de individuos R: REPRODUCCION G: GROWTH: CRECIMIENTO S: SUPERVIVENCIA 6

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Condiciones Físicas para la Vida

Temario:  Energía  Agua  Atmósfera  Suelo  Clima El funcionamiento de todos los ecosistemas es parecido. Todos necesitan una fuente de energía que, fluyendo a través de los distintos componentes del ecosistema, mantiene la vida y moviliza el agua, los minerales y otros componentes físicos del ecosistema. La fuente primera y principal de energía es el sol.

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Energía: Radiación, balance energético, luz, y temperatura

¿Qué es energía? Capacidad de realizar un trabajo

La radiación solar y el espectro energético

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RADIACION FOTOSINTETICAMENTE ACTIVA: 42%

Energía incrementándose

MUTACIONES EN BASES NITROGENADAS DEL ADN

R Demasiada energía, puede modificar moléculas biológicas

-

+

Por qué la fotosíntesis depende de la luz visible? Excitabilidad de moléculas biológicas

Radiación infrarroja: No energía suficiente para excitar moléculas biológicas

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Radiación Rayos UV – C: energía alta, gran peligrosidad. Absorbidos por capa de ozono Rayos UV-B: energía intermedia. Penetran a nivel epidérmico. Causantes de cánceres cutáneos (280 a 315 nm.) Rayos UV-A: energía baja. Llegan a profundos niveles de la dermis. Broncean y generan envejecimiento prematuro (315 nm y 380 nm ) 10

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Porción del espectro electromagnético, separado en radiaciones térmica y solar

Integrado al estrato autótrofo: mayor interés por el ciclo de nutrientes y sus productividad dentro del ecosistema Durante el día

Incluye: suelo, agua, vegetación, nubes. Contribuyen con una cantidad importante de energía calorífica irradiada hacia los ecosistemas, día y noche En todo momento, y absorbida por la biomasa en mayor grado que la solar. Importante significado ecológico: variación cotidiana

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Radiación planetaria

Radiación solar

Reflejada: onda corta Reemitida o irradiada: onda larga

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Efecto Invernadero

Reemitida o irradiada: efecto invernadero

Capa de ozono en estratosfera (20 a 40 km de altura)

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Leyes de la termodinámica Primera Ley: La energía no crea ni se destruye - Solo puede cambiar de una forma a otra - La cantidad de energía en el universo permanece constante - durante cada conversion, algo de energía se pierde como calor. -

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Leyes de la termodinámica Segunda Ley: -

La entropía (desorden) es crece continuamente.

-

Las transformaciones de energía convierte la materia de una forma más ordenada (menos estable) a una menos ordenada (forma más estable).

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Cambios en el ángulo solar causa variaciones en la cantidad de energía solar que alcanza la superficie de la tierra. A. si el ángulo es mayor, es mas inten sa la radiación solar que alcanza la superficie. B. si los rayos d e luz de linterna tocan la superficie con 90° de ángulo, se produce u na mancha con men or intensidad, pero si ch oca a cualquier otro ángulo, el área iluminada es mayor, pero notablemente mas tenue

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Cuando uno se mueve desde el ecuador hacia los polos, hay una disminución en el promedio de la radiación solar (onda corta) que alcanza la superficie de la tierra. En primer lugar, a latitudes alta a) la radiación solar choca la superficie con ángulos agudos, distribuyendo la luz solar sobre una superficie mayor que en el ecuador; b) en segundo lugar, la radiación solar que penetra la atmosfera en un ángulo pronunciado, viajar a través de una capa de aire mas profunda

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Variación anual de la radiación solar en la tierra

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Constante solar: 1.4x 103 J/segundo/m 2

Radiación total diaria recibida durante el año en Wageningen (Holanda) y Kabanyolo (Uganda)

Promedio diario de radiación registrada en Poona (India), Coimbra (Portugal) and Bergen (Noruega).

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ENERGÍA Productores: menos del 1% de energía absorbida por plantas verdes es convertida en alimento (biosíntesis, energía potencial)

• La más alta eficiencia de utilización de la radiación es de 3– 4.5%, obtenida por microalgas cultivadas a baja intensidad de RFA • En bosques tropicales, cae entre 1–3%, y en bosques templados entre 0.6–1.2%. • En cultivos de zonas templadas, es solo 0.6%. 22

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El reflejo (R) y atenuación de la radiación solar incidente en varias poblaciones o comunidades vegetales • Absorción genera aumento de T°: radiación infrarroja • Calor latente de evaporación de H2O: transpiración (plantas terrestres) • Fotosíntesis: mínimo

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Factores que influyen en la acción de la exposición solar Altitud Latitud Hora del día Clima Atmósfera

Superficie

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Los trópicos Ejercicio en grupos:  A que latitud esta Lima, y que ciudad se encuentra a la misma latitud en el Atlántico?  Ejemplos de Tipos de vegetación  Ejemplos de Animales de los trópicos  5 Ejemplos de países tropicales  5 Países con montañas en regiones tropicales  5 cultivos tropicales

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Capa superficial del organismo intercambia calor con el entorno por convección, conducción, radiación y evaporación

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Radiación solar: atmósfera intercepta  La interacción molecular resultante crea calor y genera patrones térmicos  Contribuye con el entorno climático: temperatura, evaporación del agua, movimiento de aire y agua +

rotación y movimiento de la Tierra

 influyen en patrones del tiempo atmosférico, incluida la distribución de lluvias

Variación anual de la radiación solar en la Tierra Radiación electromagnética

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-

Promedio de cambio de temperaturas anuales globales según la latitud y la estación

+

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Enero

-

+ Julio

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Efectos de la luz  Activa y regula la actividad de los seres vivos  Cambio y sincronía en muchas especies, entre las actividades y horas de luz

 Fotoperiodicidad: conocida como el mecanismo que mediante los ciclos periódicos de luz y oscuridad, regula el ciclo vital y metabólico de los seres vivos.  Planta y muchos seres vivos:  crianza de pollos: prolongar el período de puesta.  Muchas aves: reproducción, muda y migración reguladas por la fotoperiodicidad.  Vertebrados: percepción de luz actúa a nivel de glándula pineal, que a su vez actúa sobre hipófisis, regulando actividad de las gónadas.  Otros organismos sin efectos (algunas aves, trópicos poca variación diaria)

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Temperatura  Manifestación de la energía que llega a la tierra  Organismos absorben la radiación solar y producen calor en los procesos metabólicos tales como la respiración, alimentación, etc. • Márgenes térmicos de la mayoría de organismos visibles: 0°c a 50°C • Realidad: -200°C a 100 °C • Cada organismo tiene un óptimo • Tiene límites letales máximo y mínimo • Punto intermedios que restringen actividad biológica del organismo

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Gradientes de la vegetación de América de de Sur a Norte

-

T°

+

Sur

Norte

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Osos polares pingüinos

Guacamayas orquídeas

Ratones, cucarachas

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Efecto de T° sobre el funcionamiento de los organismos vivos:  Plantas poseen T° óptima para realizar fotosíntesis. Al sobrepasar el valor, la tasa de productos de fotosíntesis disminuye.  Las plantas poseen mecanismos para protegerse del frío o calor, pero son vulnerables a temperaturas extremas  Cambios en la velocidad de reacción por cambios de 10 grados en la temperatura. En general Q10 es 2-3X

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Temperatura En base a la producción de calor y la velocidad de intercambio entre el organismo y el medio podemos distinguir grupos de animales: Endotermos y Ectotermos Homeotermos y Poiquilotermos

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Agua: Propiedades, ciclo hidrológico, balance hídrico y circulación marina

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Agua: Propiedades, ciclo hidrológico, balance hídrico y circulación marina agua es extraordinariamente abundante en la tierra y es indispensable para la vida. ◆ Los organismos vivos contienen entre 50 y 90% de agua y toda la vida depende íntimamente de las propiedades del agua. ◆ El

agua cubre las tres cuartas partes de la superficie de la tierra. ◆ Es muy probable que la vida haya surgido en las aguas de la tierra primitiva, y en la actualidad, donde quiera que haya agua líquida, hay vida. ◆ El

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El agua es abundante en el planeta en sus tres estados: ⮚ Líquido: océanos y aguas continentales ⮚ Sólidos: hielo de casquetes polares y zonas de alta montaña. ⮚ Gaseoso: nubes

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El Ciclo del Agua o hidrológico

Secuencia de fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en fase vapor, a la atmosfera y regresa n sus fases líquida y sólida 39

Ciclo Hidrológico

 Flujo superficial: la forma de escorrentía o flujo laminar puede pasar a ser flujo canalizado (por saturación del suelo)

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Análisis de las entradas y salidas de agua en un sistema ❑ Fija la real disponibilidad de agua que se tiene ❑ Se hace en un región determinada ❑ Entradas : PP, en lomas las neblinas ❑ Salidas: Evaporación, transpiración, escurrimiento, infiltración ❑ El balance es lo que determina la distribución de los organismos en la Tierra desde el desierto hasta el bosque húmedo ❑

Balance hídrico

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Equilibrio entre todos los recursos hídricos que ingresan a un sistema (ecosistemas terrestres o acuáticos) y los que salen del mismo , en un intervalo de tiempo determinado (Ej. Precipitaciones y evapotranspiración)

Balance hídrico

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Agua: propiedades  Gran calor específico: termorregulación  Elevado calor de vaporización: enfriamiento por evaporación (efecto refrigerante)  Elevada constante dieléctrica: acción disolvente  Fuerza de cohesión y adhesión: tensión superficial y capilaridad

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Atmósfera: Estructura y Propiedades ¿Qué es la atmósfera? Es la capa de gas de un cuerpo celeste. Los gases son atraídos por la gravedad del cuerpo, y se mantienen en él si la gravedad es suficiente y no es barrida completamente por el viento solar.

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En nuestro país, hacia los 1000m y como producto de la presencia de la Corriente Peruana se produce la Inversión Térmic , responsable de la formación de neblinas costeras. Vida!: tropósfera contiene todo el vapor de agua de la atmósfera y contiene 75% de masa total de esta

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Circulación Atmosférica Los movimientos verticales y horizontales de las masas de aire dan origen a patrones globales de circulación atmosférica

Efecto de Coriolis; desviación en el patrón del flujo del aire Es debida a la rotación de la Tierra • Actúa sobre cuerpos en movimiento respecto a la Tierra. • Vale cero en el Ecuador y aumenta hacia los polos, donde es máxima.

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Movimientos Verticales de la Atmósfera Los movimientos verticales que se dan en la atmósfera se deben a las notables diferencias de temperatura que la troposfera presenta en altura.

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Circulación Atmosférica

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Circulación Atmosférica

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¿Qué es el viento? Variable de estado de movimiento del aire. En meteorología se estudia como aire en movimiento tanto horizontal como verticalmente. Los movimientos verticales del aire caracterizan los fenómenos atmosféricos locales, como la formación de nubes de tormenta. ¿Cómo se origina el viento? La energía calorífica de la radiación solar es la generatriz de todos los procesos meteorológicos y climáticos que se dan en la tierra. Al incidir sobre el planeta, atraviesa el gas atmosférico sin apenas calentarlo; en cambio sí calienta la superficie terrestre que es la que acaba transmitiendo el calor al aire atmosférico en contacto con ella. Así pues, es la tierra la que calienta directamente la atmósfera y no la radiación solar. Esto origina que se produzcan intercambios térmicos entre las zonas más calientes y las más frías para restablecer el equilibrio: el aire caliente se desplaza hacia los polos y el aire frío hacia el ecuador. De este modo, las masas de aire nivelan y suavizan el clima en la Tierra y establecen los principios de la circulación general.

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El aire caliente de la zona ecuatorial se hace más ligero y se eleva. Al ascender, se dirige en altura hacia los polos. A medida que se desplaza hacia el polo sufre la acción de la fuerza de Coriolis, desviándose hacia su derecha en el hemisferio Norte y hacia su izquierda en el hemisferio Sur.

Anticiclones Borrascas & Efecto Coriolis

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Movimiento Horizontal de la Atmósfera

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Vientos Planetarios

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Circulación Atmosférica se reúnen los vientos alisios de los hemisferios norte y sur: depresión EQ

Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT)

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La ZCIT ó ITCZ ( Inter

Tropical Convergence Zone ) es una franja zonal de bajas presiones ubicada en la zona ecuatorial; en ella confluyen los vientos alisios del hemisferio norte (del NE) y del hemisferio sur (SE). Por efecto de esta convergencia, y debido a las altas temperaturas, el aire húmedo asciende originando abundante nubosidad y fuertes precipitaciones, algunas acompañadas de descargas eléctricas. La ITCZ no es uniforme ni continua, se puede interrumpir y su grosor variar de un sitio a otro, también su comportamiento en zonas marítimas y continentales. Esta franja se desplaza estacionalmente, situándose más al norte en verano.

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Circulación Marina

Los sistemas globales de vientos y efecto de Coriolis ocasionan los patrones más importantes de las corrientes oceánicas

Corriente Superficial Corriente Profunda

Corrientes: patrones sistemáticos de movimiento de agua. Masas de agua con desplazamientos propios dentro de océanos a profundidades diversas y determinadas direcciones

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Afloramientos Este fenómeno consiste en el ascenso de aguas frías hacia la superficie. Entre sus causas se tienen el movimiento de rotación, la acción de los vientos alisios y el desnivel de los fondos del zócalo. Esto permite una gran riqueza ictiológica debido al ascenso de nutrientes (fosfatos, silicatos y nitratos) que se constituyen en los elementos de utilidad para el fitoplancton y zooplancton.

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Precipitaciones anuales mundiales Ecuador Ecuador

Zonas de convección ascendente y descendente

Causas: viento, temperatura y corrientes oceánicas

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Clima: Definición, elementos y factores que modifican el clima

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Factores Climáticos

Factores permanentes: • Altitud • Latitud • Barreras montañosas • Relieve topográfico • Movimiento de la tierra • Distribución de continentes y océanos Factores variables • Corrientes oceánicas • Masas de aire • Centro de altas presiones cuasipermanentes • Contaminantes y aerosolos, etc

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Los microclimas armonizan los espacios y crean condiciones de confort y bienestar para sus ocupantes

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El Clima

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Climas en el Perú: Influencias

El Ciclón Ecuatorial: en la Amazonía, con masas de aire de baja presión, tibia y húmeda, responsable de las mayores lluvias y el clima cálido sobre la selva baja.

La Contracorriente Oceánica Ecuatorial o de El Niño: con masas de agua cálida, que circula de norte a sur, y que provoca lluvias en la costa norte. La Corriente Oceánica Peruana: de unos 200 km de ancho, circula de sur a norte y que tiene masas de agua fría, lo que motiva una evaporación restringida, estabilidad atmosférica y la ausencia de lluvias en la costa.

El Anticiclón del Pacífico Sur: de alta presión, con circulación de vientos de sur a norte, que recogen la humedad existente y la llevan a la costa, donde se condensan en forma de nubes bajas y persistentes de mayo a octubre, con alto contenido de humedad atmosférica.

El Anticiclón del Atlántico Sur: cerca de las costas argentinas y con masas de aire húmedo, y que llegan al Perú por el sudeste, con precipitaciones en el flanco andino del sur. Entre mayo y septiembre puede provocar descensos de la temperatura, conocidos como friajes o surazos.
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