Dinamica de los ecosistemas PDF

Preview

Summary

El documento aborda la dinámica de los ecosistemas y flujos de energía así como ciclos biogeoquímicos, introduce historia de como se determino la dinámica que todos los seres vivos aplican, a demás de que cita en ocasiones a autores, da ejemplos, muestra las formulas de los ciclos biogeoquímicos, de...

Description

Universidad Autónoma de México Colegio De Ciencias y Humanidades Plantel Sur

DINAMICA DE LOS ECOSISTEMAS [Subtítulo del documento]

GUPO 420B

Página | 1

DINÁMICA DE LOS ECOSISTEMAS FLUJOS DE ENERGÍA Y SICLOS BIOGEOQUIMICOS

La poesía de la tierra nunca ha muerto. John Keats

John Keats, poeta británico del Romanticismo, autor de eminentes obras como Oda a un Ruiseñor o Hyperion, decía que la naturaleza es un pilar fundamental en el Romanticismo, los románticos creían que la naturaleza era salvaje y misteriosa, otorgaban a esta una fuerte carga de fantasía e idealización, ahora sabemos que la naturaleza más que imaginación, es perfección de todo lo que nos rodea y que guarda en ella el más profundo equilibrio y la estabilidad con los organismos. Pero ¿En dónde está toda esta materia que nos rodea y que es tan perfecta? Muy fácil, está en este planeta que llamamos Tierra, y estos a su vez están repartidos en los diversos ecosistemas del mismo, ahora bien ¿Que es un ecosistema? Suena complejo de explicar ya que intervienen demasiados factores, pero, en general lo que es un ecosistema es, el complejo de organismos vivos, así como su entorno físico y todas sus interrelaciones en una unidad particular del espacio. Un ecosistema puede clasificarse en sus componentes abióticos, incluidos minerales, clima, suelo, agua, luz solar y todos los demás elementos no vivos, y sus componentes bióticos, que consisten en todos sus miembros vivos. La vinculación de estos componentes son dos fuerzas principales: el flujo de energía a través del ecosistema y el ciclo de nutrientes dentro del ecosistema La fuente fundamental de energía en casi todos los ecosistemas es la energía radiante del sol. La energía de la luz solar es utilizada por los organismos autótrofos o autosustentables del ecosistema. Los autótrofos usan la energía almacenada dentro de los carbohidratos simples para producir los compuestos orgánicos más complejos, como proteínas, lípidos y almidones, que mantienen los procesos de vida de los organismos. El segmento autotrófico del ecosistema se conoce comúnmente como el nivel de productor, pero esto se verá más afondo adelante

Página | 2

Dinámica de los ecosistemas Simplificando un ecosistema, en biología, se denomina al engranaje complejo de relaciones que hay entre las distintas comunidades de organismos vivos (referidas como biocenosis) y el medio ambiente físico en el que viven (llamado hábitat o biotopo). En este concepto tienen cabida las relaciones de mutua dependencia entre las especies de seres vivos, al igual que el flujo de energía y de materia que ocurre en el medio ambiente; procesos que para su estudio son comprendidos como un todo estructurado y organizado. Los organismos que constituyen parte de un ecosistema interactúan entre sí y con el medio, por lo que existe la tendencia a mantener un equilibrio dinámico, el ecosistema va evolucionando, poco a poco, pero mantiene su equilibrio. Esta evolución implica el cambio de paisaje y la modificación de las especies que viven en la zona. Este es un cambio gradual y natural, puede durar miles o millones de años, y por lo tanto es muy difícil de apreciarlo La sucesión primaria se representa cuando un habitad no está influido eslabones de la cadena alimenticia si tuviésemos que semeja un ecosistema a una forma geométrica, acertaríamos al elegir al círculo, continuamente se están produciendo en las transformaciones que son en realidad pasos intermedios de grandes ciclos que responden lo consumido en cada eslabón, de forma que mantenga el equilibrio. cuando leopardo captura sorpresa incorpora su organismo la materia y la energía que está contiene, y cuando a su vez el muere, la traspasa al suelo, dónde la tomarán las plantas. sólo la especie humana ha osado intervenir estos ciclos modificándolos con nuevos elementos o destruyendo otros, amenazando incluso con romper la armonía de la naturaleza ¿Pero entonces que es la dinámica de ecosistemas? A partir de diferentes materias que intervienen con este concepto, y basándose principalmente en la biología y ecología, se podría decir que, son la serie de fluctuaciones o de movimientos que se llevan dentro de un ecosistema para poder mantenerlo a este en un relativo equilibrio, por ejemplo, la cadena alimentaria, regula las poblaciones al existir especies depredadoras, organismos autótrofos, entre otros. Cabe señalar que las especies de un ecosistema se encuentran en un nicho ecológico, significa que cumplen con una determinada acción para contribuir a la dinámica del sistema, por ejemplo, los hongos que son descomponedores de materia. La sucesión ecológica es una serie de cambios que llevan a un ecosistema a un estado clímax. El clímax de conde al estado que alcanza las comunidades que se van sucediendo hasta alcanzar un tipo de biocenosis capaz de permanecer indefinidamente estable en un biotopo.. Productores

Página | 3

toma la energía de la luz solar y con ella transforma la materia inorgánica (sales minerales ) en materia Orgánica saludos (azúcares, proteína, etc.) en un proceso llamado fotosíntesis en los ecosistemas terrestres este grupo está formado por las plantas y en los ecosistemas marinos por las algas y el plancton fotosíntesis sales minerales + CO2 + Agua Luz solar

Materia orgánica

Clorofila

+ O2

Consumidores primarios se alimentan de los productores que les ofrecen la materia Orgánica ya formada, al ser ellos incapaces de sintetizarla a partir de esa materia Orgánica tiene la energía que necesitan mediante un proceso llamado respiración celular, qué se realiza en las mitocondrias de las células pertenece a este grupo los herbívoros: insectos, roedores y angulados (caballos, ratones etcétera ). así como los crustáceos y los moluscos de los ecosistemas acuáticos consumidores secundarios se alimentan de los consumidores primarios y obtienen de ellos la materia Orgánica. al igual que los anteriores realizan la respiración celular. dentro de los ecosistemas terrestres pertenecen a este grupo todos los carnívoros y en los ecosistemas acuáticos los peces. en algunos casos se presenta un grupo de consumidores de mayor tamaño que los secundarios y que se alimentan de ellos son los depredadores leones Águilas tiburones etc. Descomponedores y transformadores se alimentan de los consumidores primarios y obtienen de ellos la materia Orgánica. al igual que los anteriores realizan la respiración celular forman parte de este grupo los hongos y bacterias. se estudiarán algunas de ellas al hablar de los ciclos bioquímicos de la materia en cada ecosistema los animales de un nivel trófico se alimentan de los animales al nivel anterior y a la vez son utilizados por los del nivel siguiente. así se forman las llamadas cadenas alimenticias, cuya longitud depende de la diversidad de especies que contenga el ecosistema

Página | 4

los más frecuente es que los animales en niveles inferiores sirvan alimentos a más de un grupo de los niveles superiores, amplificándose las cadenas para formar auténticas redes es fundamental para el equilibrio del ecosistema que el número de individuos de cada eslabón se mantenga constante.

Flujo de energía un ecosistema, o sistema ecológico, es una unidad organizada en el espacio y el tiempo, formada por componentes bióticos y abióticos interrelacionados, a través de los cuales fluye la energía y circula materia. Cuando se estudian los ciclos de las moléculas de circulación global, como el CO2, el O2 o el agua, toda la tierra puede concebirse como un ecosistema único, la ecosfera. Los científicos establecen los límites de los ecosistemas, , en algunos casos, los limites están naturalmente asociados con cambios bruscos en la fisonomía de la vegetación o del paisaje, pero en otras ocasiones los limites son relativamente arbitrarios El modelo del flujo de energía en los ecosistemas se desarrolló en el intento de responder preguntas muy simples que surgían de las observaciones de los primeros naturalistas. La respuesta a estas preguntas fue descrita en 1927 por el ecólogo inglés chales Elton otra vez de las pirámides de números estas pirámides se constituyan representando la cantidad de individuos por unidad de área en cada nivel. los conjuntos de organismos que comen y son comidos ocupan cada uno un piso de la pirámide, las plantas siempre la base, los herbívoros sobre éstas y los carnívoros en el tope una 1ª aproximación a la comprensión de este tipo de interrogantes se produjo varios años después, de la mano de la 2ª ley de la termodinámica. esta ley considera ¨en términos físicos¨ que un sistema en el que ocurre proceso de transformación de la energía, una parte de la energía útil se disipa, de modo que sólo una fracción de la energía disponible puede ser usada al mismo tiempo que se produce un incremento de la entropía dentro del sistema. en los ecosistemas, las plantas aprovechan la energía lumínica que proporciona el sol y, mediante el proceso de fotosíntesis, la transformación en energía química queda almacenada en los carbohidratos sintetizados durante ese proceso. La energía necesaria para que los herbívoros de un ecosistema se desarrollen no puede ser mayor que la fijada por las plantas a través de la fotosíntesis. al mismo tiempo, los herbívoros sólo pueden disponer de esa energía se transforma los carbohidratos vegetales en carbohidratos animales. esa nueva transformación, tal como predice la 2ª ley de termodinámica, no tiene una diferencia del ciento por ciento, ya que la parte la energía útil se disipa, de modo que los animales disponen de una cantidad menor de energía que las plantas esto explica por qué los animales usualmente son menos abundantes que las plantas, como escribió Elto en sus pirámides de números. a continuación,

Página | 5

desarrollaremos estos conceptos, comenzando con el análisis de la principal fuente que adopta energía a los ecosistemas; el sol, básicamente una gran caldera de átomos de hidrógeno y helio. Una vida en la tierra depende de la energía del Sol, puesto que solo los organismos productores son los únicos capaces de captar esta energía e incorporarla a sus moléculas .sin embargo, en su paso por la atmósfera, la energía solar se disipa debido a diferentes procesos físicos, de modo que sólo una fracción alcanza la superficie terrestre y quedó a disposición de los organismos vivos. La energía se almacena en los seres vivos en una molécula especializada llamada ATP (Adenosín Trifosfato). Los enlaces que unen los fosfatos contienen gran cantidad de energía, de forma que cuando el organismo la necesita se rompe este enlace y la energía se libera. La energía captada por los productores pasa al resto de los niveles al alimentarse unos de otros, pero nunca vuelve a ser energía solar; por ello se dice que, en los ecosistemas , hay un flujo de energía y no un ciclo. Existen muchas formas de energía: solar, mecánica, química, calorífica…, y que puede haber transformaciones de un tipo a otro; esto es precisamente la que ocurre en los ecosistemas donde los seres vivos trasforman la energía solar en química, y está en mecánica o calorífica, que es desprendida al realizar movimientos u otras actividades. Lo que ocurre con la energía que contiene un organismo de un nivel trófico determinado que resumen en 4 puntos    

una pequeña parte (aproximadamente el 10 por ciento) pasa nivel siguiente cuando éste es comido por otro animal la mayor parte la utiliza para realizar sus funciones: movimiento, crecimiento, reproducción, síntesis de nuevas sustancias. una buena cantidad se desprende en forma de calor hay un resto que queda acumulado en los residuos, excrementos o cadáveres y pueden ser utilizados por los componedores.

conforme se asciende en la cadena alimenticia se pierde energía, debido a que los animales de mayor tamaño necesitan más energía para realizar sus funciones; por eso no es frecuente encontrar cadenas alimenticias con más de 4 o 5 niveles, de otra manera no habría energía suficiente para satisfacer las superiores.

La fijación de la energía y los niveles tróficos de la energía solar que alcanza la superficie de la tierra. una fracción muy pequeña alrededor del 0 punto uno por ciento es aprovechada por los sistemas vivos. incluso cuando la luz incide en una zona con vegetación abundante, como una selva, un maizal o un pantano, sólo entre el uno por ciento y el 3 por ciento de salud interviene en la fotosíntesis. aun así, una fracción tan pequeña como ésta resulta en la producción a partir del dióxido de carbono, agua y unos pocos minerales de varios de miles de G de esa materia Orgánica por año en un

Página | 6

solo metro cuadrado de campo o bosque, lo cual representa un total de más de 100.000 millones de toneladas métricas de materia Orgánica por cada año en el mundo. el que más aportes realizó para la comprensión del funcionamiento de los ecosistemas, utiliza una serie de diagramas de flujo para representar esta dinámica. una vez fijada la energía Solar por las plantas, Su paso de organismo a otro ocurre a través de la alimentación. un organismo es comido por otro, este por un 3º y así sucesivamente en una serie de niveles alimentarios o niveles tróficos que forman cadenas estas cadenas suelen tener pocos eslabones. en los ecosistemas habitualmente hay 5 eslabones como máximo debido a que como ya se mencionó, sólo una pequeña fracción de la energía que llega a la tierra está disponible para el eslabón siguiente. a medida que la energía acumulada en ciertos niveles tróficos superiores, una parte de ella se disipa, y, y por la tonta, la energía que se encuentra a disposición de consumidores de niveles crecientemente más altos va disminuyendo. si bien la idea de cadena trófica sugiere interacciones sucesivas y un flujo lineal de la energía almacenada, en la mayoría de los ecosistemas, las cadenas tróficas o alimentarias están entrelazadas entramos complejas con muchas interconexiones. el alimento da a los organismos la energía necesaria para la realización de cada una de sus funciones y actividades vitales. la energía que las plantas almacenan para los demás organismos mediante la alimentación. Deja de alguna manera los organismos dependen directamente unos de otros para obtener energía; los organismos alimentan y a su vez sirven de alimento a otros, lo cual forma una cadena trófica o cadena alimenticia, qué es una relación lineal y unidireccional entre los organismos que participan en ella. pueden estar formadas por 4 o 5 eslabones de grupos de seres vivos, motivación fotos de tal forma que cada una se alimenta del anterior todas las cadenas alimenticias se interrelacionan con otras cadenas para formar redes o tramas tróficas, las cuales son muy complejas por la cantidad de organismos que intervienen en ellas; cuanto más grande sea la cadena, más sensible será cualquier cambio; es decir, cuando sucede alguna alteración en algún eslabón repercute en los demás, lo cual puedes de alterar la cadena hasta perderse por completo gise define el nivel trófico como el peldaño que incluye a todos los organismos de un ecosistema determinado que se línea de una fuente alimenticia parecida. los niveles tróficos son:     

productores consumidores primarios consumidores secundarios consumidores terciarios descomponedores o degradadores

Productores: los productores son todos aquellos que producen su propio alimento, cómo La quimio sintéticos (bacterias) o los fotosintéticos (plantas ), los primeros utilizan la energía química de compuestos inorgánicos y los segundos utilizan la energía procedente del Sol la intensidad o taza de velocidad con la cual las plantas capturan y almacenan determinada cantidad de energía se llama productividad primaria bruta; la cual está en función de la cantidad del agua y temperatura disponibles. la producción primaria neta es la que da luego de restar la energía que la planta utilizó para sus actividades, como respiración, transpiración, construcción de tejidos, reproducción etc.

Página | 7

parte de la energía que forman los tejidos es consumida por los ser vivos o utilizada por los descomponedores. unas las plantas contienen menos energía que la que asimilaron debido a la gran cantidad empleada para sus actividades; sólo la energía no utilizada por las plantas es la que puede ser almacenada por los herbívoros. Consumidores: los consumidores son los que se alimentan de otros. los consumidores su vez se dividen en herbívoros, carnívoros primarios, carnívoros secundarios, terciarios y a veces hasta cuaternarios, dependiendo de la cadena alimenticia y del ecosistema de que se trate. en los ecosistemas terrestres los herbívoros son el 2º nivel trófico e incluyen a los insectos, algunos reptiles como las iguanas, algunas aves y mamíferos como los roedores y los ungulados no (ciervos, gacelas, cebras, caballos, vacas, etc.). nada en los sistemas acuáticos los herbívoros son pequeños crustáceos y moluscos que junto con otros organismos forman el zooplancton. entre los consumidores que pueden ser secundarios, terciarios o hasta cuaternarios están el águila, el búho, el búho, halcón, Las orcas, el cocodrilo, las focas, el tiburón, el tigre, el leopardo etcétera. los consumidores secundarios y terciarios además pueden ser de 3 tipos  carroñeros, que se alimentan de los cadáveres, como las hienas, cuervos y buitres. estos no se consideran descomponedores ya que toman los tejidos de los animales muertos  predadores, que persiguen, capturan, matan y consumen a su presa.  parásitos que suelen ser más pequeños que el huésped. Descomponedores o degradadores: por último, todos los microorganismos que se encargan de degradar en sus componentes químicos más simples tanto a productores como a consumidores se conocen como descomponedores degradadores; como ejemplo de estos están las bacterias y los hongos, bien que secretan enzimas digestivas sobre los organismos muertos para luego absorbe los nutrientes. pirámides tróficas o ecológicas existe otro tipo modelo que esquematiza la manera cómo es el flujo de la energía en un ecosistema; este otro modelo se conoce como pirámide trófica. éste explicación, desde un punto de vista energético, cuánta energía se mantiene o almacena como biomasa y cuántas se disipa, sí al ser transferido al siguiente nivel; además, revela cómo es que ningún nivel se pueden formar nueva energía. la pirámide trófica evidencia que cuanto más alto es el nivel trófico al que pertenece un organismo, menor cantidad de energía tiene disponible la vida en la tierra depende de la energía solar. una parte de esta energía es utilizada por las plantas para llevar a cabo la fotosíntesis y producir glucosa como fuente de alimento; una parte de este alimento es almacenado y la otra es usado por la planta para llevar a cabo las funciones como crecimiento o reproducción. los animales gastan una gran cantidad de energía para encontrar alimento y luego para atraparlo eh ingerirlo, es por esto que mientras se sube de nivel en la pirámide trófica, la energía se pierde. de 100 por ciento de la energía que recibe un organismo, gasta 90 por ciento en él antes de transferir 10 por ciento restante al siguiente organismo del nivel superior; a esta ley se conoce como ley de 10 por ciento o ley de diezmo ecológico. los organismos que se encuentran en niveles inferiores en la pirámide trófica poseen mayor energía utilizable que los niveles más altos, por lo que la mayoría de las pirámides presentan sólo 4 o 5 niveles tróficos. Meliá esta energía utilizable sirve para la fabricación de tejidos para el mantenimiento de la vida y reproducción. existen 3 tipos de pirámides tróficas: Pirámide de energía, pirámide de biomasa y pirámide numérica.

Página | 8 a) mira pirámide de energía también llamada de producción representa la energía acumulada por cada uno de los niveles tróficos: se muestran la base de la pirámide la mayor cantidad de energía y se observa cómo ésta se va perdiendo en los niveles superiores. b) pirámide de biomasa, en ella se representa la biomasa, es decir, la cantidad de materia viva que hay en un ecosistema determinado momento. c) pirámide numérica, está pir...