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Tema 4: Ecología

ECOLOGÍA • Ecología = estudio de las relaciones entre los organismos vivos y entre éstos y su medio ambiente. • Ecología es la rama de las ciencias biológicas que se ocupa de las interacciones entre los organismos y su ambiente (sustancias químicas y factores físicos). • En 1869, el biólogo alemán Ernst Haeckel acuñó el término ecología, remitiéndose al origen griego de la palabra (oikos, casa; logos, ciencia, estudio, tratado). Según entendía Haeckel, la ecología debía encarar el estudio de una especie en sus relaciones biológicas con el medio ambiente

ECOLOGÍA Todo organismo vive en un hábitat determinado, forma parte de una población de individuos de su misma especie, se relaciona con especies distintas que forman la comunidad. Todo ese conjunto es afectado por factores como el clima, el suelo, el agua, constituyendo el ecosistema

Especie: grupo de organismos capaces de reproducirse potencialmente entre sí para producir una descendencia fértil. Rainforest photography by Thomas Marent http: //cn. dk. com/static/cs/cn/11/nf/features/rainforest/gallery 08. html

Población: grupo de organismos de la misma especie que viven en una misma área al mismo tiempo.

Comunidad: grupo de poblaciones que viven e interaccionan en una determinada área.

Ecosistema: conjunto de una comunidad y su medio ambiente abiótico. Una comunidad forma un ecosistema por sus interacciones con el medio ambiente.

La palabra “ambiente” • La palabra “ambiente” aparece en varias definiciones, y se refiere a todo lo que rodea a un organismo: • Los componente abióticos (no vivos) - Hidrósfera (agua) - Atmósfera (gases) - Litósfera (rocas, suelo) • Los componentes bióticos (vivos) - Biósfera (todos los organismos vivos)

Relaciones tróficas (obtención de energía): • Autótrofo: organismo que sintetiza sus moléculas orgánicas a partir de sustancias inorgánicas simples. • Heterótrofo: organismo que obtiene moléculas orgánicas de otros organismos.

Heterótrofos: Consumidor: organismo que ingiere la materia orgánica de otro organismo vivo o muerto Recientemente = se lo come. Detritívoro: organismo que ingiere materia orgánica no viva (detritos) = digestión interna Saprotrofo: organismo que vive sobre o inmerso en materia orgánica no viva, segregando enzimas digestivas en ésta y absorbiendo los productos = digestión externa.

Consumidor: organismo que se come a otro organismo vivo o muerto recientemente.

Detritívoro: organismo que ingiere materia orgánica no viva (detritos) = digestión interna

Saprotrofo: organismo que vive sobre o inmerso en materia orgánica no viva, segregando enzimas digestivas en ésta y absorbiendo los productos = digestión externa. Las bacterias y los hongos son los saprotrofos por excelencia, y son llamados también “descomponedores”.

Cadenas tróficas • Las cadenas tróficas representan el flujo lineal de energía desde los organismos productores (autótrofos) hacia los consumidores. • A→ B representa que A es “comido” por B (es decir, la flecha indica la dirección del flujo de energía). • Cada cadena trófica debe incluir un productor y consumidores, aunque no hacen falta los descomponedores. • Los organismos se deben nombrar al nivel de la especie o el • género. Se pueden emplear los nombres comunes de la especie en lugar del nombre científico binomial. No deben usarse denominaciones generales tales como “árbol” o • “pez” o “peces”. • En un agroecosistema: caña de azucar→ saltamontes→ sapo→ boa→ lechuza

El concepto de nicho • Nicho es el rol particular de un organismo en el ecosistema. • El concepto de nicho incluye: - su hábitat espacial - sus actividades de alimentación - sus interacciones con otras especies.

Hábitat: medio ambiente en el que normalmente vive una especie o emplazamiento de un organismo vivo.

Hábitat espacial • Cada organismos ocupa un lugar único en el ecosistema. • El ecosistema es modificado por la presencia de un organismo

Actividades de alimentación • Las actividades de alimentación de un organismo afectan al ecosistema manteniendo otras poblaciones en buenas condiciones. • Por ejemplo, los depredadores mantienen en buenas condiciones las poblaciones de sus presas, eliminando a los más débiles o a los menos adaptados. Al desaparecer los lobos por cacería indiscriminada, las poblaciones de ciervos aumentaron en cantidades difíciles de soportar por el ecosistema y con aumento de enfermedades.

Interacciones con otras especies • Cada especie tiene diferentes interacciones con otras muchas especies. Esas interacciones pueden ser: • 1. competencia • 2. herbivorismo • 3. depredación • 4. parasitismo • 5. mutualismo

1. competencia • Se da cuando dos especies dependen de un mismo recurso limitado. • Una de las especies estará mejor adaptada que la otra para beneficiarse del recurso. • Ejemplo 1: coyotes y zorros rojos son ambos predadores de pequeños roedores y pájaros. Pero tienen diferente hábitat: praderas y bordes de bosques respectivamente. Con la destrucción del bosque, ambas especies han sobrepuesto sus hábitats, compitiendo por alimento, y es posible que una de ellas se extinga.

2. herbivorismo • El crecimiento de productores como las hierbas es crítico para el buen estado de la poblaciones de consumidores primarios. • Por ejemplo, la mariposa monarca depende del crecimiento de su planta hospedera. • Por ejemplo, los conejos dependen de ciertas hierbas.

3. depredación • Un depredador es un consumidor que se come a otro consumidor (=presa). • el número de presas afecta el número de depredadores, y viceversa. • Ejemplo. el clásico caso del lince canadiense.

4. parasitismo • Un parásito es un organismo que vive en otro organismo, llamado hospedero (o huésped), al menos una parte de su ciclo de vida. • El hospedero es dañado por el parásito. • Ejemplo de parásito es el protista Plasmodium que causa la malaria o paludismo en humanos. Este parásito se reproduce en células del hígado y de la sangre. Parte de su ciclo vital lo pasa en el mosquito Anopheles, que es lo vector que lo transmite de una persona enferma a otra.

Parasitismo: Plasmodium

Parasitismo: Plasmodium

Parasitismo: sanguijuelas • Las sanguijuelas viven en charcas, y sus hospederos son animales y personas. Rompen la piel y secretan una enzima que previene la coagulación. http: //www. biopharm-leeches. com/info_fishing. htm http: //www. pestcontrolrx. com/david_somlcom/leeches/

5. mutualismo • Dos especies viviendo juntas que se benefician mutuamente de su relación • ejemplo 1: el liquen es una relación mutualística entre un alga y un hongo. El alga aporta materiales fotosintetizados y el hongo la absorción de minerales.

Mutualismo: líquenes http: //schmidling. com/lichen. htm

Mutualismo: Rhizobium • qqqqqqq Rhizobium es una bacteria “fijadora” de nitrógeno y habita en las raíces de leguminosas como el frijol. Convierte el N 2 del aire en un compuesto químico que la planta usa para formar proteínas, y la bacteria aprovecha los carbohidratos producidos por la planta para su alimentación.

Mutualismo: el pez payaso y las anémonas El pez payaso atrae peces a los tentáculos, y luego él se beneficia de los restos del pez.

Mutualismo: hormigas y acacia http: //www. quo. es/ciencia/noticias/hormiga_acacia Uno de los ejemplos de mutualismo más conocido es el de las hormigas y las acacias. Las abrigo a los insectos en sus espinas huecas, y éstos lo “agradecen” defendiéndola de otros insectos. Además la planta provee sustancias azucaradas a las hormigas a través de nectarios (NE)

Flujos de energía La dirección de las flechas indican el flujo de energía. El origen es la energía solar en forma de luz.

• Los ecosistemas obtienen generalmente suministro de energía procedente de la luz del sol. • La energía lumínica es atrapada como energía química en los compuestos de carbono mediante fotosíntesis. • La energía química de los compuestos de carbono fluye a través de las cadenas de alimentación (= cadena tróficas, del griego throphe: alimentación).

Redes tróficas • La red trófica se refiere al conjunto de cadenas tróficas interconectadas. • Un organismo se alimenta de diferentes tipos de comida, y por tanto una cadena simple no nos presenta el panorama completo. • Por ejemplo, las larvas de mosquito son alimento para gran cantidad de organismos acuáticos. Por lo tanto las flechas de flujo de energía pueden salir de un organismos y llegar a varios a la vez.

Red trófica

Niveles tróficos • El nivel trófico de un organismo se refiere a su posición en la cadena alimenticia. • el primer nivel trófico es ocupado por los organismos productores. • Para que la cadena alimenticia pueda funcionar, debe haber grandes números de productores y menos miembros en cada nivel siguiente.

Ubicando a los organismos en su nivele trófico Nivel trófico T 5 Consumidor cuaternario T 4 Consumidor terciario T 3 Consumidor secundario T 2 T 1 Consumidor primario Productor

Ejercicio: • Observe las siguientes cadenas tróficas y ubique a cada organismo en su respectivo nivel trófico: • 1. Ecosistema de pradera: hierba saltamontes sapo falso coral gavilán blanco • 2. Ecosistema de río: Alga larva de mosquito chimbolo martín pescador

Energía: la importancia de la luz • La luz solar es el recurso inicial de energía para la gran mayoría de comunidades, pues la base de la cadena alimenticia son los organismos productores que capturan esa energía por la fotosíntesis. • La energía fluye de un organismo a otro en la cadena alimenticia. • Solo la energía química puede ser usada por organismos del siguiente nivel trófico. Típicamente, solo puede usarse un 10 a 20% de la energía proveniente del anterior nivel.

Pirámide de energía • Las pirámides de energía son usadas para mostrar qué tan rápido fluye la energía de un nivel trófico al siguiente en una comunidad. • Las unidades usadas son: energía por unidad de área y por unidad de tiempo (kilojulios por metro cuadrado por año) • Ej: 400 KJ m-2 y-1

Pirámide energética http: //www. green-energy-2011. info/about/biomass-energy/pyramid-number-biomass-energy Una pirámide de energía muestra dónde se encuentra la energía disponible en un ecosistema. La mayor cantidad de energía se encuentra en las plantas (productores); Las menores cantidades están en los niveles superiores de consumidores, y por tanto las barras son más delgadas.

• Construya una pirámide de energía a partir de la información dada. Las unidades son k. J m– 2 año– 1. nivel trófico flujo de energía k. J m-2 año-1 productores 20, 810 consumidores primarios 3368 consumidores secundarios 383 consumidores terciarios 21

Energía y nutrientes • En un ecosistema la energía entra como luz, es convertida en energía química por los productores y transferida a los consumidores en varios niveles tróficos. • La mayor parte de esa energía se “pierde” como calor.

Ciclo del carbono • El C 02 se produce por respiración (o combustión) y se difunde hacia la atmósfera y el agua. • En el aire o el agua, y es aprovechado por los organismos autótrofos para sintetizar compuestos orgánicos como los glúcidos. • Los corales y los moluscos, por sus conchas de carbonato de calcio, al fosilizarse forman piedra caliza. Es uno de los procesos que “atrapan” CO 2.

Velocidad de los procesos que mueven el ciclo del Carbono

Ciclo del carbono Se puede observar la interacción de los organismos vivos y la biosfera a través de los procesos de fotosíntesis, respiración celular, fosilización y combustión.

Ciclo del carbono

Ciclo del Carbono • Los flujos de miden en gigatoneladas. 1 gigatonelada = 1000 millones de toneladas métricas. 1 Gt = 1, 000, 000 t • 1 gigatonelada = 1 millón de millones de Kg 1 Gt = 1, 000, 000 Kilogramo [kg] • 1 Gt = 1 Pg (petagramos) [Sistema Métrico]

http: //www. grida. no/publications/vg/climate/page/3066. aspx

El ciclo global del carbono http: //kfrserver. natur. cuni. cz/globe/others. htm

El metano (CH 4) y el ciclo de C • El metano lo producen arqueobacterias metanogénicas a partir de materia orgánica en condiciones anaeróbicas (en ausencia de oxígeno). • El metano se difunde a la atmósfera, o queda atrapado en el subsuelo, o se oxida formando C 02 y agua que van hacia la atmósfera. • Una fuente importante de metano es la turba

El metano (CH 4) y el ciclo de C • La turba (material orgánico, de color pardo oscuro y rico en carbono) • La formación de turba es generalmente lenta como consecuencia de una escasa actividad microbiana, debida a la acidez del agua o la baja concentración de oxígeno. El paso de los años va produciendo una acumulación de turba que puede alcanzar varios metros de espesor. • la primera etapa del proceso por el que los desechos orgánicos se transforman en carbón mineral.

http: //www. europapress. es/ciencia/habitat-y-clima/noticia-acelera-concentracion-metano-atmosfera-20161212134144. html

La materia orgánica, transformada en turba, de eras geológicas pasadas (Período Carbonífero y ) dio origen al carbón, petróleo o gas, que se acumularon en rocas porosas.

“Cambio climático” • Evaluando las afirmaciones que sostienen que las actividades humanas provocan cambios en la atmósfera que pueden alterar el clima.

El efecto de invernadero • La luz del sol entra a la atmósfera de la tierra porque su gases son transparentes. • La mayor parte de la luz solar es reflejada por la superficie de la tierra y viaja hacia el espacio (por eso podemos “ver” la tierra o los planetas en el espacio) • Una parte de la energía de la luz solar es transformada en calor y calienta la superficie terrestre. Los cuerpos calientes provocan una radiación hacia la atmósfera. • El resultado es una atmósfera con efecto de invernadero que hace que sea más caliente que el espacio exterior, y que la diferencia de temperatura entre día y noche sea pequeña.

El efecto de invernadero • En un invernadero, las paredes y el techo son transparentes. La luz del sol penetra y calienta las plantas adentro. • La luz solar, que está formada por ondas relativamente cortas, no es en sí caliente. y viaja por el espacio exterior que está a temperaturas bajísimas. • Solo cuando la luz impacta un objeto parte de su energía se convierte en calor. El techo transparente deja pasar la luz y lo que se calienta son los objetos dentro del invernadero. El calor , que tiene ondas más largas, no escapa fácilmente de la superficie transparente, haciendo que la temperatura interior aumente y facilite el crecimiento de las plantas. • En la atmósfera, gases como el vapor de agua y el CO 2 juegan el papel del vidrio o la superficie transparente en el invernadero. • Vapor de agua y el CO 2 son los principales gases invernadero.

http: //educasitios 2008. educ. ar/aula 124/files/2008/11/efectoinvernadero. jpg

Efecto de invernadero • El CO 2 y el vapor de agua, son los gases invernadero más importantes; el metano (CH 4) y los óxidos de nitrógeno, tienen un menor impacto. • El impacto invernadero de un gas depende de su capacidad para absorber radiaciones de onda larga, que son las que emite la superficie terrestre al calentarse por la luz solar.

Factores de enfriamiento • La cantidad de aerosoles en el aire tiene un efecto directo sobre la cantidad de radiación solar que impacta la superficie del planeta. • Los aerosoles son partículas minúsculas de polvo o líquido suspendidas en la atmósfera. • Los aerosoles pueden tener un impacto local o regional significativo sobre la temperatura.

Factores de enfriamiento • El vapor de agua , aunque es un gas de invernadero, hace que la superficie blanca de las nubes refleje la radiación solar hacia el espacio. • El albedo – la reflexión de radiación solar por la superficie de la tierra- crea dificultades para cálculos exactos: por ejemplo, si los casquetes polares se reducen, el albedo se reduce, pues el mar abierto absorbe calor, mientras el blanco hielo y la nieve lo reflejan.

Los aerosoles, el vapor de agua y el albedo del planeta son factores de enfriamiento.

https: //static. skepticalscience. com/images/Yearlyminima. jpg Las fluctuaciones se deben principalmente por los fenómenos de el Niño y la Niña. Los enfriamientos siguen a las grandes erupciones volcánicas.

http: //www. grida. no/publications/vg/climate/page/3060. aspx

Principales países emisores de gases de efecto invernadero (GEI) en 1990: Estados Unidos (36, 1%) Unión Europea (24, 2%) Federación Rusa (17, 4%) Japón (8, 5%) Canadá (3, 3%) Australia (2, 1%) http: //educasitios 2008. educ. ar/aula 124/files/2008/10/efectos-del -calentamiento-global. jpg

Las gráficas del IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change ) “La gráfica del palo de hockey” The year by year (blue curve) and 50 year average (black curve) variations of the average surface temperature of the northern hemisphere for the past 1000 years. The grey region is supposed to represent the 95% confidence range (i. e. level of uncertainty), but no one knows how it was calculated and Mann refuses to say. (IPCC, 2001) http: //davidpratt. info/warm. htm

Las gráficas del IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change ). . . Pero 11 años antes, en 1990. Graph from the IPCC’s 1990 report. http: //davidpratt. info/warm. htm

The thermometer record of surface temperature in the continental United States shows no appreciable warming since about 1940. (Hansen et al. , 2001) http: //davidpratt. info/warm. htm

Manchas solares, temperatura y CO 2 ¿Se observa relación entre la temperatura y el CO 2 ? http: //www. wisphysics. es/wp-content/uploads/2008/01/manchas-solares-co 2 -temperatura. jpg

¿Qué nos espera en los próximos 10 años según la NASA? http: //solarscience. msfc. nasa. gov/images/ssn_predict_l. gif

http: //www. swpc. noaa. gov/sxi/images/latest_sxi. png Y el factor más importante en el calentamiento o enfriamiento de los planetas del sistema solar es. . . El sol !!!!!

Cambios en el CO 2 atmosférico http: //www. grida. no/publications/vg/climate/page/3061. aspx

http: //www. grida. no/publications/vg/climate/page/3057. aspx

https: //en. wikipedia. org/wiki/Holocene#/media/File: Holocene_Temperature_Variations. png

http: //upload. wikimedia. org/wikipedia/commons/0/0 f/Recent_Sea_Level_Rise. png

http: //upload. wikimedia. org/wikipedia/commons/1/1 e/Holocene_Sea_Level. png

Los últimos 8, 000 años han sido muy estables en el nivel del mar. Desde la última era glacial, los cambios de nivel han sido de más de 100 metros http: //upload. wikimedia. org/wikipedia/commons/1/1 d/Post-Glacial_Sea_Level. png

https: //www. unil. ch/idyst/en/home/menuinst/research-topics/natural-and-anthropogenic-ec/atmosphere-regolith-vegetati/global-andregional-modeling. html

Videos con posturas alternativas al calentamiento global y cambio climático causado por actividad humana: • Bjorn Lomborg: Alarmismo vs decisiones inteligentes: https: //www. youtube. com/watch? v=3 PWtaack. IJU • Fundador Weather Channel vs. Al Gore http: //www. youtube. com/watch? v=w 1 FU 0 j 2 k. PV c&feature=related • documental en 8 partes: parte 1: http: //www. youtube. com/watch? v=fxdramdedn A&feature=related

Sumario • La mayor emisión de gases de invernadero producida por la actividad humana, podría intensificar el efecto de invernadero natural que se da en la atmósfera, pero hace falta cuantificar el efecto del CO 2 en las fluctuaciones de la temperatura global. • El clima es un fenómeno altamente complejo, y el calentamiento o enfriamiento global, aparte de las dificultades para medirlo, depende de múltiples factores, y mucho menos claro es el efecto debido a actividades humanas.

¿Es el CO 2 producido por las actividades humanas el causante principal de huracanes destructivos como Harvey e Irma en 2017…. ?

Amenazas a los arrecifes de coral por el aumento del CO 2 disuelto http: //www. cbc. ca/news/technology/coral-reefs-australia-1. 3653940 This photo shows before, March 2016, left, and after, May 2016, images of coral bleaching and death at Lizard Island on Australia's Great Barrier Reef. (Associated Press)

Simbiosis Zooxanthellae y los corales Algas verdes del género Zooxanthellae viven asociadas a muchos tipos de corales. Estas algas les ayudan a sobrevivir, proveyendo alimento producto de la fotosíntesis. Los corales retribuyen a las algas facilitándoles un ambiente adecuado para vivir y donde pueden encontrar minerales que necesitan para hacer la fotosíntesis.

Simbiosis Zooxanthellae y los corales Zooxanthellae además provee a los corales con pigmentación. Si los corales carecen de pigmento por mucho tiempo tienden a desaparecer.

Amenazas a los arrecifes de coral por el aumento del CO 2 disuelto - Cambios de la temperatura oceánica…. La acidificación del océano, o el incremento de los niveles de CO 2 que conlleva un descenso del p. H del agua de mar, no solo reduce la abundancia de fitoplancton, sino que también disminuye la calcificación en ciertos animales marinos, como corales, moluscos y crustáceos, lo que provoca que sus esqueletos se vuelvan más débiles y dificulta su crecimiento. - Posiblemente una de las grandes amenazas a las que se enfrentan los corales, no obstante, es la decoloración, como resultado del incremento de la temperatura de la superficie del mar. La decoloración se produce cuando un incremento prolongado de las temperaturas del mar provoca que se quiebre la relación simbiótica entre los corales y sus zooxantelas (algas). Posteriormente, el coral expulsa a las zooxantelas, pierde su color (decoloración) y se vuelve débil. Algunos corales logran recuperarse, a menudo con sus sistemas inmunitarios debilitados, pero en muchos casos mueren. https: //unchronicle. un. org/es/article/efectos-del-cambio-clim-tico-sobre-los-arrecifes-de-coral-y-el-medio-marino

FIN