Unidad 5 Organizacin y diversidad de la biosfera

Unidad 5: Organización y diversidad de la biosfera.

Ecosistema. Sistema formado por la interacción entre biocenosis (o comunidad) y los factores físicos del medio. Un ecosistema modelo es: • Cerrado para la materia • Abierto para la energía • Capaz de autorregularse (está en equilibrio dinámico) Los eslabones de sus cadenas tróficas están enlazados con bucles de retroalimentación negativa, que le dan estabilidad. Por ejemplo, los herbívoros evitan el crecimiento exponencial de la vegetación y rejuvenecen su población, al aumentar la tasa de renovación. Un crecimiento exponencial de cualquier nivel trófico llevaría a su propia extinción, ya sea por falta de recursos (al esquilmarlos) o por escasez de un factor limitante.

Población. Conjunto de individuos de la misma especie que viven en un lugar determinado. El número de individuos crece hasta ciertos límites, que se mantienen más o menos constantes (límite de carga), donde hay un equilibrio dinámico. Resistencia ambiental: Es el conjunto de factores (bióticos y abióticos que impiden a la población alcanzar su máximo r. r = (potencial biótico) TN (tasa de natalidad) - TM (tasa de mortalidad)

Resistencia ambiental. Factores que determinan la resistencia ambiental: Externos. • Bióticos: Depredadores, parásitos, enfermedades, competencia. • Abióticos: Clima, falta de alimentos, catástrofes, p. H, salinidad. Internos. • La alta densidad población afecta negativamente a los hábitos reproductores. Un crecimiento exponencial sólo es posible si: ØLas posibilidades del medio son ilimitadas. ØSe mantienen artificialmente las posibilidades ilimitadas (ej. en laboratorio).

Hay 2 estrategias de reproducción: TN TM Exigencias ambientales Número de descendientes Cuidados parentales restrategas Elevada Pocas Alto Nulos kestrategas Bajo Baja Altas Bajo Muchos

Un aumento drástico de la resistencia ambiental puede poner en peligro la supervivencia de la especie. En el equilibrio dinámico hay fluctuaciones alrededor de k. La extinción se produce por una fluctuación que lleva la población a N = 0. Una especie amenazada tiene un número de individuos decreciente hasta que llega a una cifra crítica, que la pone en peligro de extinción.

Categorías de especies de la UICN La versión 3. 1 de los criterios y categorías de la Lista Roja, utilizada actualmente, considera 9 criterios: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Extinta (EX) Extinta en estado silvestre (EW) En peligro crítico (CR) En peligro (EN) Vulnerable (VU) Casi amenazada (NT) Preocupación menor (LC) Datos insuficientes (DD) No evaluado (NE)

Categorías de especies de la UICN 1. Extinta (EX). Una especie se extingue cuando su último ejemplar existente, muere. La extinción se convierte en una certeza cuando no hay ningún integrante capaz de reproducirse y dar lugar a una nueva generación. Ejemplo: Dodo (Raphus cucullatus). Originaria de Isla Mauricio. Extinguida desde el s. XVIII.

Categorías de especies de la UICN Los moas eran aves no voladoras que habitaban en Nueva Zelanda. Se conocen diez especies de diferentes tamaños, incluyendo las moas gigantes (Dinornis), que medían cerca de 3 m y pesaban 250 kg. Se extinguieron alrededor del año 1500, poco después que los primeros maoríes llegaran a las islas. Para evitar la sobrepoblación, los moas alcanzaban muy tardíamente su madurez reproductiva: a los diez años de nacidos, en el caso del moa gigante. Esta demora facilitó su extinción, ya que no se dio una suficiente tasa de reposición ante el ritmo con el que eran cazadas por los maoríes.

Categorías de especies de la UICN 2. Extinta en estado silvestre (EW). Cuando los únicos miembros vivos de la especie están mantenidos en cautiverio (en colecciones botánicas en caso de las plantas), o como especies naturalizadas excluidas de su estirpe histórica y completamente fuera de su distribución original. Pasa a esta categoría cuando, tras exhaustivos rastreos en su área de distribución histórica, no se ha detectado ningún individuo. Ejemplo: Rana endémica de Tanzania. (Nectophrynoides asperginis).

Categorías de especies de la UICN Celacanto de las Comores (Latimeria chalumnae) 3. En peligro crítico (CR) Esta categoría incluye las especies que han mostrado una fuerte caída de entre un 80% y un 90% de su población en los últimos 10 años o tres generaciones, fluctuaciones, disminución o fragmentación en su rango de distribución geográfica, o una población estimada siempre menor que 250 individuos maduros. En consecuencia, la categoría denota un riesgo altísimo de extinción, exigiendo importantes medidas de conservación para prevenir la desaparición de la especie en el corto o mediano plazo.

Categorías de especies de la UICN 4. En peligro (EN) Una especie se considera en peligro de extinción cuando se encuentra comprometida su existencia globalmente. Esto se puede deber a: • depredación directa • desaparición de un recurso del cual dependa. Las causas pueden ser: o acción humana o cambios en el hábitat, o desastres naturales o cambios graduales del clima. Mono Tití (Callicebus modestus) Bolivia

Categorías de especies de la UICN Oso frontino, andino o de anteojos. (Tremarctos ornatus) 5. Vulnerable (VU) Cuando, tras ser evaluada, se determina que enfrenta un alto riesgo de extinción en estado silvestre. Criterios para considerar una especie vulnerable: • importante reducción en la población • fragmentación o disminución en la distribución natural de la especie.

Categorías de especies de la UICN Águila barreada (Circaetus fasciolatus) Aye-aye (Daubentonia madagascariensis) 6. Casi amenazada (NT) No satisface los criterios de las categorías anteriores, aunque está cercana a cumplirlos o se espera que así lo haga en un futuro próximo. Son especies que dependen de medidas de conservación para prevenir que entren a alguna de las categorías que denotan amenaza.

Categorías de especies de la UICN 7. Preocupación menor (LC) Incluye a todas las especies abundantes y de amplia distribución, que no se encuentran bajo amenaza de desaparecer en un futuro próximo, siendo por lo tanto el de menor riesgo en la lista. 8. Datos insuficientes (DD) Cuando no existe la información adecuada sobre ella para hacer una evaluación de su riesgo de extinción, basándose en la distribución y las tendencias de la población. Indica que se requiere más información y se admite que a partir de investigaciones futuras que demuestren amenaza para la población, su estado debe ser replanteado. Una especie en esta categoría puede estar bien estudiada, y su biología ser bien conocida, pero carecer de los datos adecuados sobre su abundancia y distribución. 9. No evaluado (NE) Especie no evaluada para ninguna de las otras categorías.

Endemismos. Los endemismos o especies endémicas sólo aparecen en cierta área. Pueden ser especies raras, pero no necesariamente en peligro. Iguana marina, endémica de las Galápagos. Posidonia oceanica, endémica del Mediterráneo.

Valencia ecológica. Es el rango o intervalo de tolerancia de una especie con respecto a cualquier factor del medio (que actúa como factor limitante). Viene marcado por un máximo y un mínimo.

Valencia ecológica. Hay 2 tipos de especies según su valencia ecológica: Ø Eurioicas Su valencia es amplia. Son poco exigentes. Son generalistas (estrategas de la r). Presentan un menor número de individuos total. Son tolerantes a variaciones en las condiciones del medio, pero compiten peor con los especialistas. Ø Estenoicas Su valencia es estrecha. Son muy exigentes. Son especialistas (estrategas de la k). Presentan un alto número de individuos. Son muy eficaces en su aprovechamiento de los recursos del medio, buenos competidores en un ambiente poco variable.

Actividad: Insecticida genérico en Borneo (1985) contra el Anopheles, para combatir la malaria. Mató otros muchos insectos: • Moscas y cucarachas murieron envenenados lagartos y los gatos que se los comían aumentó la población de ratas apareció la peste. • Avispas aumentó la población de orugas se comieron las hojas de los techos de las casas, que se cayeron. a) Explicar la relación entre todos los seres vivos participantes. ¿De qué dependía el tamaño de cada una de las poblaciones? Dieldrín cucarachas lagartos gatos ratas pulgas peste avispas orugas tejados de las casas Es un caso de efecto dominó: el número de individuos dependía de otras poblaciones, que lo controlaban con bucles negativos.

Actividad: Insecticida genérico en Borneo b) ¿Qué factores provocaron el aumento de la resistencia ambiental que hizo desaparecer algunas especies? La pulverización con dieldrín, que hizo desaparecer a todas las especies menos las ratas (que no tenían depredadores naturales). c) ¿Qué factores de la resistencia ambiental limitaban el tamaño de las poblaciones? La existencia de depredadores. Al desaparecer los depredadores (por falta de presas, los insectos), las ratas aumentaron su número de individuos exponencialmente. d) ¿Qué nuevos problemas aparecieron por la intervención humana? La peste y la caída de los techos de las casas.

Comunidad (= Biocenosis). Conjunto de poblaciones (de diferentes especies) que comparten un territorio. Las interacciones entre diferentes poblaciones se llaman también factores limitantes bióticos (pues unas poblaciones salen favorecidas y otras perjudicadas). Tipos de interacciones: 1. Depredación (+, -). 2. Parasitismo (+, -). 3. Simbiosis o mutualismo (+, +). 4. Comensalismo (+, 0). 5. Competencia (-, -).

1. Depredación (+, -). Es un factor estabilizador: es un bucle -: Al representar en una gráfica las poblaciones de depredadores y de presas con respecto al tiempo, se observa que siguen fluctuaciones con cierto desfase temporal (por el tiempo de respuesta).

1. Depredación (+, -). El comportamiento de ambas poblaciones se explica añadiendo la variable “encuentros” al diagrama causal: Los encuentros controlan ambas poblaciones (a través de las TN y TM). Los herbívoros son un caso especial (ramoneadores).

1. Depredación (+, -). Se puede representar solo el número de presas y de depredadores, sin considerar el tiempo. Se llama ciclo límite, y es una gráfica circular: • Permite predecir el número de depredadores según el número de presas (y viceversa). • Normalmente, el número de presas es mucho mayor que el de depredadores. • Lo más frecuente es que un depredador se alimente de varias presas diferentes. • El sistema está en equilibrio dinámico.

2. Parasitismo (+, -). Es una relación en la que el parásito sale beneficiado y el hospedador perjudicado. Se distingue de la depredación en que al parásito no le conviene acabar con su víctima, pues tendría que buscar a otro. Cuando no han coevolucionado ambas especies, el parásito puede matar a su hospedador, que no tiene defensas contra él.

2. Parasitismo (+, -). La diferencia con la depredación es que el número de encuentros no afecta a la mortalidad del hospedador:

3. Simbiosis o mutualismo (+, +). Los dos organismos salen beneficiados de la relación. En el caso de la simbiosis la unión debe ser íntima y en el mutualismo no. Ejemplo de simbiosis: liquen (alga + hongo). Dado que la unión es íntima, no aparece la variable “encuentros” en el diagrama causal. Se parece el modelo a un “parasitismo recíproco”: al estar unidos, ambos se consideran parásitos del otro, y se refuerzan los nacimientos (sin reforzar las muertes del otro)

3. Simbiosis o mutualismo (+, +). Ejemplo de mutualismo: garcilla y rinoceronte. Participan 3 organismos: las garcillas se comen los ácaros que molestan al rinoceronte. La relación entre los ácaros y el rinoceronte es parasitismo. La relación entre la garcilla y los ácaros es de depredación.

3. Simbiosis o mutualismo (+, +). Ejemplo de mutualismo: pez payaso que nada entre los tentáculos de una anémona. Ese pez protege su territorio de otros peces comedores de la anémona y a cambio los tentáculos de la anémona le protegen de otros depredadores

4. Comensalismo (+, 0). Dos especies comparten el recurso. Una de ellas se beneficia, pero la otra no se perjudica (ni se beneficia). El comensalismo representa “compañeros de mesa”, pues comen la misma comida y en el mismo lugar. Por ejemplo, en los nidos de muchas aves y en las madrigueras de mamíferos viven muchos organismos que se alimentan de los restos de sus alimentos.

4. Comensalismo (+, 0). Ejemplo: Comensalismo de buitres y grandes carnívoros. Hay implicados 3 individuos. La relación entre el león y la gacela es de depredación. Al buitre le afectan los encuentros entre la gacela y el león. No caza, sino que se lo encuentra ya cazado. El león es depredador de la gacela, es decir, controla su población (afecta a su tasa de mortalidad). El buitre no controla la población de gacelas. El buitre sale beneficiado de la relación entre el león y el buitre, y para el león es indiferente.

5. Competencia (-, -). Varios individuos usan el mismo recurso y no pueden coexistir: sobrevive el mejor adaptado. Puede ser: Ø Intraespecífica entre individuos de la misma especie. Más fuerte. Actúa como mecanismo de selección natural. Ø Interespecífica entre individuos de diferente especie. Organiza los ecosistemas (por el principio de exclusión competitiva).

5. Competencia (-, -). En un modelo de 2 depredadores compitiendo por la misma presa, los encuentros de uno de ellos dificultan los del otro.

Nicho ecológico. Conjunto de circunstancias (relaciones con el medio, conexiones tróficas y funciones ecológicas) que definen el papel de una especie en el ecosistema. Es diferente de hábitat, que sólo implica el lugar. En un mismo hábitat hay múltiples nichos (factores bióticos y abióticos). Cada especie tiene un nicho ecológico diferente de las demás.

Nicho ecológico. Solamente en zonas geográficas alejadas pueden ocupar 2 especies distintas nichos que sean equivalentes. Se llaman especies vicarias (por ejemplo el canguro, el bisonte y la vaca).

Nicho ecológico. Ø Nicho potencial (o ideal): cumple los requisitos máximos exigidos por una especie. Sólo es posible en laboratorio. (Nos podemos hacer una idea comparando animales salvajes y domésticos). Ø Nicho real: ocupado en condiciones naturales. La competencia lo reduce. Ganará la especie más especialista.

Actividad: gráfica con oscilaciones en la vegetación, la población de liebres, de perdices y de linces. a) ¿Por qué hay tiempo entre las oscilaciones de productores y del resto de niveles? Es el tiempo de respuesta: tras el aumento de la población presa, para que aumente la población del depredador debe pasar un tiempo de reproducción. b) Análisis de las relaciones causales: • Perdiz-liebre: competencia si escasea el alimento. • Liebre-lince: depredación.

Actividad: gráfica con oscilaciones en la vegetación, la población de liebres, de perdices y de linces. c) ¿Qué ocurre si se caza el lince hasta extinguirlo? Aumentarían exponencialmente las poblaciones de perdiz y de liebre, hasta alcanzar un nuevo límite de carga marcado por la vegetación. d) ¿Cuáles serían las consecuencias de introducir conejos en el territorio? Competirán con las liebres: son más voraces y más prolíficos (su r es mayor). Acabarían con la hierba y desaparecerían los otros herbívoros. El lince comería sólo conejos.

Biodiversidad. Número de especies que hay en un ecosistema, considerando de forma ponderada la abundancia relativa de cada especie. Para calcularla se miden: el número de especies (o riqueza específica) y el número de individuos de cada especie. La biodiversidad incluye 3 conceptos (según Río, 1992): Ø Variedad de especies del planeta (y su abundancia relativa). Ø Diversidad de ecosistemas. Ø Diversidad genética (diferentes genotipos permiten mayor adaptación)

Biodiversidad. La biodiversidad depende de: • El tiempo disponible para la especiación y la dispersión. Si no hay factores que lo interrumpan, la creación de especies aumenta de forma ilimitada con el tiempo. Cambios drásticos rejuvenecen un ecosistema, pues se extinguen especies (sobre todo las especialistas, las k) y quedan sus nichos libres, que pueden ser ocupados por las supervivientes generalistas, las r. • La heterogeneidad espacial. En territorios monótonos, el número de especies es menor que en territorios variados (con diferentes condiciones a las que adaptarse). • La latitud. El número de especies aumenta desde los polos al ecuador (excepto en desiertos y zonas humanizadas).

Biodiversidad. Mapa del índice de extinción de especies. En la historia de la vida en el planeta, ha habido 5 grandes extinciones. El índice de extinción es de 1 sp/500 -1000 años. En la Biosfera hay unos 1, 5 millones de especies descritas y catalogadas. Se calcula que hay unos 30 -100 millones (por descubrir aún).

Importancia de la biodiversidad. Hay gran variedad de organismos, cada uno con diferente capacidad de utilización de los recursos naturales. Suponen recursos para la humanidad: Ø Alimentación. La alimentación humana se basa en un número de especies reducido. La base alimentaria la forman 7 cultivos: trigo, arroz, maíz, patata, cebada, boniato y mandioca. Los grandes monocultivos favorecen plagas. Deben buscarse variedades resistentes. Ø Medicamentos. Los principios activos de muchos medicamentos son de origen vegetal y de hongos (especialmente de selvas tropicales). ØProductos industriales. Caucho, aceites, grasas, tejidos, cuero, gomas. También se incluyen las fermentaciones bacterianas: pan queso, yogur, vino. ØTurismo ecológico. Valora la conservación de la naturaleza.

Causas de la pérdida de biodiversidad. Ø Sobreexplotación. Deforestación, sobrepastoreo, caza y pesca abusivas, coleccionismo, comercio ilegal de especies protegidas (Convenio CITES). Ø Alteración y destrucción de hábitats. Cambios en los usos del suelo, extracciones masivas de agua, construcción de infraestructuras que fragmentan hábitats (carreteras), contaminación del agua y aire, cambio climático, incendios forestales. Ø Introducción y sustitución de especies. Introducción de especies no autóctonas (de otros ecosistemas u obtenidas artificialmente), que compiten con las autóctonas y las pueden desplazar y/o extinguir.

Medidas para evitar la pérdida de biodiversidad. Ø Proteger las áreas geográficas de especies amenazadas: crear espacios protegidos. Ø Legislación que obligue a conservar las especies y los ecosistemas. Ø Crear bancos de genes y de semillas de las especies amenazadas. Ø Fomentar el turismo ecológico y la educación ambiental.

Sucesión ecológica. Conjunto de cambios producidos en los ecosistemas a lo largo del tiempo. La madurez ecológica es el estado del ecosistema en cada etapa de la sucesión: En las primeras etapas, los ecosistemas son inmaduros y tienen especies poco exigentes (pioneras). En las últimas etapas, los ecosistemas son maduros y tienen especies especialistas. La comunidad clímax es la etapa final, la de máxima madurez. Una regresión es el proceso inverso a una sucesión. Supone una vuelta atrás o rejuvenecimiento del ecosistema.

Sucesión ecológica. Tipos de sucesiones: • Primarias: parten de un terreno virgen (roca madre, playa recién formada, isla volcánica). Debe crearse primero el suelo. • Secundarias: empiezan en un lugar que ha sufrido una perturbación (por ejemplo, un incendio), pero todavía queda suelo ya formado.

Actividad: Tala total o parcial (quema de pequeñas áreas) de selva tropical. a) ¿Qué regresión es mayor? En la tala total se arrasa totalmente el suelo, que pierde la materia orgánica y se erosiona. Cuesta mucho volver a recuperarlo. b) Comparación entre selva tropical y bosque templado. Selva tropical Bosque templado Materia orgánica en el suelo Muy escasa Muy abundante Descomposición de la materia orgánica Rápida (favorecida por las altas tª y humedad) Lenta (dificultada por las bajas tª y poca humedad) Efecto de la tala sobre el suelo Empobrecimiento total, se forman costras rojas El suelo sigue fértil años después de talar Necromasa Poca Mucha Nutrientes Están en la vegetación principalmente Están en el suelo principalmente

Reglas generales de las sucesiones. Ø La diversidad aumenta. Ø La estabilidad aumenta (fuertes relaciones entre diferentes especies) Ø Las especies pioneras (estrategas de la r) son sustituidas por las especialistas (estrategas de la k). Ø Aumenta el número de nichos (las r tienen nichos más amplios que las k). Ø Aumenta la biomasa y decrece la productividad.

Sucesiones. En las primeras etapas de la sucesión (ecosistema inmaduro), las especies emplean la mayoría de la energía en su crecimiento (tienen alta producción). Su P/B ~1. (Por ejemplo, un cultivo). En las últimas etapas de la sucesión (ecosistema maduro), las especies emplean casi toda la energía en la respiración (tienen mucha biomasa). Su P/B ~0. (Por ejemplo, una selva tropical). Actividad: ¿Qué diferencias hay entre los intereses de la humanidad y de la biosfera? • A la humanidad le interesa alta productividad (para tener mayor alimento disponible), es decir, las primeras etapas de una sucesión o ecosistemas jóvenes. • La biosfera tiende a tener toda su energía en forma de biomasa, y gasta la nueva energía en mantenerla. Por eso, la últimas etapas (comunidad clímax) son poco productivas.

Regresiones antrópicas. 1. Deforestación (tala de árboles). Tras abandonar un cultivo, la recuperación es más fácil si había vegetación autóctona en los lindes (como en la agricultura tradicional). Es más fácil la recuperación (tras una tala masiva) de un bosque templado que de una selva tropical, pues en el caso de la selva casi no hay materia orgánica en el suelo pues la descomposición es muy rápida. Tras la tala se forman lateritas (costras rojas). En el caso de un bosque templado hay más materia orgánica en el suelo, pues se descompone más lentamente, con lo que el suelo sigue fértil y es más fácil recuperar el bosque.

Regresiones antrópicas. 2. Incendios forestales. Son beneficiosos si son naturales, pues rejuvenecen el bosque, controlan el crecimiento de la vegetación e impiden otros incendios mayores. Muchos incendios repetidos destruyen el humus (capa superior del suelo, rica en materia orgánica), con lo que se puede perder el suelo por erosión. Hay especies pirófilas, que se ven favorecidas por los incendios, pues son las primeras en colonizar las cenizas (pinos, jaras). La longitud de la sucesión secundaria depende de: Ø la magnitud del incendio Ø el estado del suelo Ø la existencia de semillas resistentes en el suelo.

Regresiones antrópicas. 3. Introducción de especies nuevas. Desplazan a las autóctonas y alteran el ecosistema. Ejemplos: Caulerpa taxifolia. Alga invasora en el Mediterráneo procedente de un acuario de Mónaco. Desplaza a todas las plantas y algas autóctonas, y no sirve de cobijo ni alimento a ninguna otra especie, pues es tóxica.

Regresiones antrópicas. 3. Introducción de especies nuevas. Los conejos son una plaga especialmente dañina en Australia, donde son cientos de miles, y siguen aumentando al no tener depredadores naturales. Todos descienden de unas pocas parejas liberadas a finales del siglo XIX en el sureste de la isla. Las autoridades australianas ya no saben qué hacer con ellos para evitar la competencia que le hacen a los marsupiales como los bandicuts y ualabíes, algunas de cuyas especies ya están cercanas a la extinción.

Regresiones antrópicas. La introducción del zorro rojo se convirtió en un nuevo problema porque este animal se ha inclinado por cazar los marsupiales, más lentos, en lugar de los conejos. El desarrollo artificial de la mixomatosis se ha convertido en una catástrofe para las poblaciones de conejos de otros lugares donde no son una plaga, especialmente en Europa, lo que ha afectado a la cadena trófica. En Australia se ha llegado a sugerir la importación del diablo de Tasmania, hoy extinto fuera de su isla, para combatirlos. De momento continúan las batidas.

Regresiones antrópicas. The Dog Fence. El cercado tiene 1, 80 m de altura y se introduce otros 30 cm en el terreno. Fue construida en 1880 con el objetivo de controlar las poblaciones de conejos pero, resultó inútil. En 1914, fue adaptada para ser "a prueba de dingos" (una especie de perros salvajes). Su objetivo es proteger los rebaños de ovejas del sur de Queensland.

Regresiones antrópicas. 3. Introducción de especies nuevas. Ejemplos: Ganado doméstico en Australia. No había descomponedores para sus heces, que estropeaban los prados. Introdujeron escarabajos coprófagos. Eucaliptos introducidos en otras partes del planeta. No hay bacterias que degraden sus hojas, que se acumulan sin descomponerse e impiden el crecimiento de otras plantas.

BIOMAS TERRESTRES. Son los grandes ecosistemas en los que se divide el planeta. Están relacionados con: el clima, la distribución de los continentes, el relieve y el tipo de rocas.