Raices de Ecologia

ECOLOGIA JUAN TRABA - primer profe... LAS RAICES DE LA ECOLOGIA Los primeros hombres que caminaron la tierra ya hacían ecología cuando elegían un área de búsqueda para encontrar los alimentos. Eso no estaba protocolizado como tal y probablemente era inconsciente, pero sí lograba aprender en qué épocas y regiones podía entontrar sus fuentes de energía. Estaba aplicando ecología. La primera definición es de Ernest Haeckel en 1889. El conjunto de relaciones de un animal con su medio orgánico e inorgánico. Oikos significa casa. Logos significa estudio. Economía es las cuentas (nomos) de la casa (oikos). Elton en su libro Animal Ecology establece la Ecología trófica - ecología: historia natural científica (1927) Descripción del todo de los organismos de una manera científica...eso es la historia natural... Además diferencia los naturalistas de los científicos... Andrewartha en el 61 dice "Estudio científico de la distribución y abundancia de los organismos" González Bernáldez en el 70 dice que es la Biología de los ecosistemas La ecología evolutiva o de poblaciones se opondrá por esta epoca a la ecología de sistemas. NO ES LO MISMO. Estudio científico de las interaciones entre los seres vivos y la materia orgánica Charles Krebs CIENCIA EUQ EESTUDIA LAS RELACIONES (interacciones con el medio - físico o biótico) ENTRE LOS ORGANISMOS Y EL AMBIENTE EN EL QUE VIVEN. ESCALAS DE APROXIMACIÓN: escalas de organización biológica, escalas espaciales, escalas temporales  ESCALAS ESPACIALES ECOLOGIA MICROBIANA - ECOLOGIA GLOBAL nivel celular - nivel organismo - nivel intermedio - nivel planetario  ESCALAS TEMPORALES Desde el riego hasta como responden las semillas en el incendio (escalas pequeñas) Estudio de los ecosistemas primitivos - registros fosiles (tapetes microbianos fosilizados...) - enorme escala  ESCALAS DE NIVELES DE ORGANIZACION Desde los Genes, hasta los niveles Biosféricos... Genes - Organismos individuales - Poblaciones: Conjuntos de individuos de la misma especie que pueden potencialmente reproducirse entre sí y coexisten en el espacio y en el tiempo. Tienen propiedades colectivas... - Comunidades: conjunto coexistente depoblaciones de distintas especies que se relacionan entre sí. Eje de estudio: interacciones entre poblaciones - Ecosistema: Sistema o conjunto de partes (organismos y ambientes) interrelacionados que funcionan como un todo - Biosfera: hipotesis Gaia - Los organismos de la biosfera no solo se adaptan al ambiente sino que interactuan con el modicficando y controlando sus propiedades fisicoquimicas. ESOS DISTINTOS NIVELES DE ORGANIZACION SE ESTRUCTURAN FORMANDO SISTEMAS SUCESIVAMENTE MAS COMPLEJOS LOS CUALES SON TODOS OBJETOS DE ESTUDIO DE LA ECOLOGIA!!!! La ecología tiene diversos objetos de estudio.... Desde los sistemas de organismos, a sistemas de poblaciones a ecosistemas, HASTA LA BIOSFERA.... Pero se puede encarar desde puntos de aproximación diferentes...y se puede comenzar desde lo pequeño hasta lo grande...o en sentido inverso... DOS ENFOQUES BASICOS PARA UN ESTUDIO ECOLOGICO   El enfoque reduccionista - se considera que se pueden explicar las propiedades de un nivel jerarquico a partir de los niveles inferiores.. El enfoque holista - centra el punto de vista en el conjunto. Los niveles superiores tienen propiedades que no son explicables a partir de los componentes parciales del sistema...Las partes no explican todo.. Se basa en el concepto de emergencia... ENFOQUE REDUCCIONISTA... - ecologia EVOLUTIVA Y DE SISTEMAS Le otorga un papel central al individuo. Estudia el organismo. Es la autoecología o ecologia de los organismos particulares. Lo veo, pienso en lo que necesita, pienso en que le produce estrés. Pero también consideramos la ecología de poblaciones y de comunidades. Toca diversos aspectos de los organismos:  Interacción organismo ambiente  Aspectos demográficos  Abundancia  Distribución espacial  Competencia  Depredación  Parasitismo  Mutualismo  Diversidad  Sucesión - aspectos relacionados con la reproducción y el cuidado de individuos intraespecifico...  Estabilidad y perturbación Tres niveles organicos entran aquí, los más inferiores excluyendo a los genes. INDIVIDUOS, POBLACIONES Y COMUNIDADES... Pilares básicos: 1) La historia natural: conocimiento descriptivo profundo 2) El organismo como unidad FUNDAMENTAL (en grado sucesivo de complejidad) 3) Posición central de la teoría de la evolución (PARADIGMA CENTRAL): las propiedades de los sistemas ecológicos son consecuencia de las adaptaciones evolutivas de sus componentes... Una especie tiene sus caraceristicas que le permiten vivir ahi porque se ADAPTO a ese sistema (temperatura, precipitación, cantidad de nutrientes)... ENFOQUE HOLISTA Aparece el concepto de emergencia. Los niveles superiores tienen caracteristicas no explicables por las propiedades de los niveles inferiores. Es complicado estudiar cosas muy grandes A pesar de su aproximación holista, utiliza generalizaciones para explicar como se comportan sistemas muy complicados de estudiar. O sea que utiliza la reducción de la complejidad. El paradigma central es el FLUJO DE ENERGIA y el CICLO DE MATERIA (ecologia termodinámica) Si en vez de centrarnos en los organismos individuales vamos a terminos como la biomasa o la bioenergia, el rendimiento....etc... tenemos una ecología más completa y abstracta. Temas que estudia:  Bioeneergía  Biomasa  Producción primaria, secundaria...  Consumidores  Relaciones tróficas  Eficiencia ecológica  Destino de elementos Es la teoría que considera en algunas de sus vertientes al mundo entero como un superorganismo o Gaia. Estructura jerárquica de niveles de estudio en ecología... En ecologia evolutiva...se usan mediciones de variables discretas. En ecologia termodinámica se usan mediciones de variables agregadas más complejas UNIDAD TEMATICA 2 – HISTORIA DE LA ECOLOGIA Antes de Darwin, el creacionismo predominaba. Darwin viaja por el mundo creyendo en eso pero descubre que no es así. Darwin se carga la teleología teológica y esos argumentos teológicos del diseño animal. Pero no existían solo dos teorías para la creación y la existencia de especies. Los griegos ya se preguntaban acerca de las relaciones entre los animales y el medio. El problema es que ellos nunca superaron la idea de la armonía de la naturaleza. Hay designios superiores que generan el funcionamiento de las estructuras. La ciencia de ese momento es descriptiva sobre todo, sin intentar explicar lo que ocurre. Plinio (-79 dC) el viejo escribe la Historia Naturalis, historia de la naturaleza y es el exponente máximo de la descripción. Leewenhook (1697) calcula por primera vez las tasas teóricas de aumento de una especie animal. Es de su propiedad la relación de las poblaciones y comunidades de bacterias relacionadas con el medio de cultivo. Leclerc Bufón (1701 - 1788) – el fisicismo: explicar la naturaleza basándonos en cosas de la física. Von Humboldt (1769 - 1859) - El adalid del fisicismo fue Alexander von Humboldt, un físico alemán. Padre del concepto de asociación vegetal, relaciona la distribución vegetal con el medio físico. Humboldt funda la biogeografía a partir de un viaje expedicionario que se costeó él acompañado por un botánico importante de la época. Vió en Tenerife, en el Teide, que las comunidades cambian gradualmente con la ascensión. En los Andes vio que el patrón que había visto en Teide se repetía. Además existían similitudes entre las especies que aparecían en los dos lugares y las que luego encontró en sus viajes por toda America. Esencialmente relacionó dos variables, la de la latitud con la altitud y la temperatura, y eso lo relacionó a su vez con la distribución de las especies. Las comunidades vegetales eran organización de combinaciones de poblaciones asociadas a espacios específicos y cuyas relaciones se veían reptidas. Llamó a eso la asociación vegetal. C. von Linné (Linneo, 1707-1778) crea el sistema binomial de clasificación de especies, crea el Systema Naturae y el concepto de Economía Natural. Lamarck (1744-1829) – Primera teoría evolutiva basada en el impulso vital y la herencia de caracteres adquiridos. El ambiente juega un ambiente pasivo para Lamarck. Lo que genera cambios está dentro de los organismos. El individuo evoluciona porque hay una posibilidad y un factor ambiental que lo empuja hacia ello. El ejemplo clásico es el de la jirafa y las ramas superiores. En el momento en el que una adaptación se ha fijado, eso se transmite a sus herederos. Darwin conocía las teorías a través de su abuelo que era Lamarckista. Al final de la vida de Darwin, como había ciertas cosas que no podía expicar, terminó volviéndose más lamarckista él también. Malthus – La población siempre crece más rápido que los recursos. Provocó un cambio en la forma de pensar de Darwin. Malthus Darwin cuando parte estaba convencido de la idea teológica de la naturaleza. Luego de 5 añsos de travesía llega a las galápagos. Allí ve que en distintas islas encuentra distintas especies de un pinzón. Él llegó a ser conciente de que habían distintas especies. Pero el tema es que se preguntó por qué. Por qué no era la misma especie? A partir de ahí empezó a pensar. Lo primero que se le ocurrió fue que evidentemente en algún momento del pasado las especies esas tuvieron un antecesor común y algo provocó que cambiaran. Ese algo solo podía ser el ambiente diferente en cada isla. Ese ambiente debía estar presionando para que las especies muten, cambien, evolucionen. Entonces, la primera teoría de Darwin es la teoría de la evolución. La ecología evolutiva tiene su marco, su paradigma centrado ahí. Pero la posibilidad de cambio es infinita, porqué entonces no hay infinitas especies gradualmente parecidas? Evidentemente hay algo que limpia lo que sobra. Entonces aparece su segunda teoría. El ambiente no solo presiona al cambio, sino que también ejerce una segunda presión llamada la Selección Natural. Si luego del cambio, el ambiente cambia, las especies “adaptadas” pueden desaparecer! O PEOR! Si una especie tiene un cambio que parece inútil, si de repente el ambiente cambia y eso es útil, esa especie sobrevive y las otras no. Es un cataclismo en el paradigma científico geocéntrico de la época. Darwin dice que los cambios son graduales (GRADUALISMO, como ahora se llama la teoria original de Darwin), solo que no los vemos porque lo que hay entre una y otra especie desaparece por que no tienen éxito reproductor. El SALTACIONISMO es algo dentro del Neodarwinismo. Stephen Jay Gould es el crack en este tema y Lee Margoulis, quienes argumentan que existen procesos diferentes que los que definió Darwin y que algunos caracteres no cambian gradualmente. Existen los llamados SALTOS EVOLUTIVOS que defiende Margoulis, como el paso de procariota a eucariota. Problema de Darwin: necesitas mucho tiempo de acumulación de cambios que generen la diversidad de organismos que hay. Darwin entonces dijo que necesitabamos 300 millones de años para la vida para permitir los cambios que produjeran la diversidad de especies que él conocía. Un físico inglés llamado Kelvin, el mismo de los grados, decía por esa época que la tierra tenía 25 millones de años. Entonces algo andaba “mal” en la teoría de Darwin. El barbudo agarró y pensó que estaba equivocado, así que aferrándose a lo que decía Kelvin, murió diciendo que evidentemente debía haber más cosas que propulsaran el cambio. Finalmente llegamos a lo que dice Haeckel con su ley natural. A finales del siglo XIX, botánicos alemanes y biogeografistas como Warming establecen el primer campo formal para la aplicación de los campos de las ciencias naturales, la vegetación. En los medios acuáticos, en las poblaciones y comunidades animales. Estos son los primeros tipos que trabajan construyendo la ciencia ecológica. Ecosistema – Tansley: SUPERORGANISMO (1935): Desarrollo de la ecología. Los grupos de seres vivos actuan como superorganismos. Pirámide trófica de Lindeman en el „42 – Ecología termodinámica A partir del siglo XX comienza el desarrollo fundamental de la ecología. Todo el tiempo que ha tardado en llegar a estallar a partir de la revolución Darwiniana da lugar a un montón de teorías y estudios. Se da la liberación de la ciencia. Se construye la ecología evolutiva. Los últimos 15 o 20 años, el desarrollo de la ecología se ha desacelerado enormemente, sobre todo en España. A partir de los años 60, en España, dos personas generan las dos ramas fundamentales de las ramas ecológicas en este país. La ecología terrestre da lugar a la limnología - Margalef. La ecología basada en los paisajes acuáticos González Bernáldez. Valverde trabaja en las comunidades terrestres. Qué es lo que se publica hoy en día en Ecología?     Problemas relacionados con ecología del comportamiento. Como los cambios ambientales influyen en la forma de actuar de los animales. Ecología de la Conservación (qué hacer para mejorar el estado de conservación de las especies) Causas próximas (influencia del ambiente) y evolutivas (genéticas) de las características poblacionales. ¿Cuanto de un comportamiento se debe a herencia genética y cuanto se debe a herencia ambiental? Estudio de los tránsitos de nutrientes (redes tróficas complejas) – relación con características poblacionales… Popper y Kundt son los que ponen por escrito lo que es el métodocientífico. Es el conjunto de procedimientos y estrategias que los científicos usan para desarrollar su función. Es un método hipotéticodeductivo. La hipótesis es inductiva, la conclusión es deductiva. Tiene un esquema generalizado o más bien perfectizado. La observación, la hipótesis, la predicción, la verificación y la replicación. Ciertas veces, se puede prescindir de la verificación. 1) La observación: Examen reflectivo de la naturaleza 2) La hipótesis: Declaración de causalidad (explicación provisional). Fase inductiva 3) La predicción: Si la hipótesis Hx es cierta entonces, bajo ciertas condiciones deberemos encontrar el suceso x. Fase deductiva 4) La verificación: Contraste de hipótesis mediante nuevas observaciones y experimentos. Son probabilísticas. Fase de falsación (sensu Popper): Proponer predicciones que, si se cumplen, refutan la hipótesis. Se propone una hipótesis nula (la que creemos que es falsa) Ho y se la contrasta e intenta refutar mediante el planteamiento de una hipótesis alternativa (la que podría ser verdadera) Ha. 5) La Replicación: Vuelta al punto 3. Exposición pública. PREGUNTAS CON SENTIDO EN ECOLOGIA 1) Interpretación de observaciones de algun fenómeno natural a la luz de alguna teoría ya existente 2) Aplicación de una teoría a una nueva situación 3) Resolución de una discrepancia en una teoría o entre dos teorías, o investigación de un fenómeno que no se ajusta a las predicciones de una teoría EXPERIMENTOS Experimentos naturales: hechos excepcionales. No se manipula intencionadamente la naturaleza. Experimentos auténticos: manipulación predeterminada de las situaciones de partida, para comprobar el efecto de dicha manipulación DISEÑO DEL MUESTREO ¿Cuál es la población de estudio (sentido estadístico)? o Fijar el marco espacial y temporal o Ejemplo: Éxito reproductor del halcón peregrino – si queremos estudiar como se reproduce en toda la peninsula debemos considerar muestreos en TODA la peninsula y por supuesto, durante la época reproductora del halcón ¿Cuántos datos se debe tomar? o Muestreo: estudio de una parte de la población en estudio (no es viable tomar datos de cada individuo de la población) o Una muestra es una parte de la población que se pretende estudiar o Las muestras se componen de unidades de muestreo o réplicas: cada uno de los muestreos. El tamaño de la unidad de muestra dependerá del objeto de estudio. o Se necesitan muchas unidades de muestreo: variación intrínseca entre las unidades de muestreo o La imagen será más detallada cuantas más observaciones se realicen, o sea, cuanto mayor sea el tamaño de muestra - TAMAÑO DE LA MUESTRA Límite superior: Vendrá dado por el esfuerzo requerido para cada dato. Si el esfuerzo es pequeño se pueden utilizar tamaños de muestra grandes. Si el esfuerzo es grande, lo mejor es tomar un tamaño de muestra pequeño. Límite inferior: El mínimo aconsejable, según requisitos estadísticos. Depende de la variación del fenómeno. Nunca menos de 30 unidades muestrales. Si la variación del experimento es muy grande, deberíamos utilizar muestras grandes. En general, lo mejor es que el tamaño de la unidad de muestreo sea pequeño en vez de que sea poco grande. Es mejor pequeño y abundante que grande y escaso. En un ejemplo en que tomamos muestras de cantidad de especies por superficie muestreada, si aumentamos la superficie del muestreo, la cantidad de especies que se ven es cada vez mayor. Pero hay un área mínima a partir de la cual si incremento más la superficie, la cantidad de especies vistas no aumenta demasiado proporcionalmente. Se generan curvas de acumulación de especies. Es recomendado siempre tomar un área que supere el área minima, para estar lo más cercano posible al valor real de la cantidad de especies en el lugar de muestreo. TIPOS DE DATOS Cuantitativos (contamos cuantos ejemplares hay para cada especie) Semicuantitativos (generalmente se refieren a la cobertura vegetal – para este caso suelen establecerse clases o rangos de cobertura que se miden en porcentajes y son diferentes para cada especie) Cualitativos DISEÑO DEL MUESTREO Un muestreo es exacto cuanto más se acerce a la realidad. Un muestreo es más preciso si las muestras me dan todos valores más similares. TIPOS DE MUESTREO Sistemático o regular: todas las muestras a una distancia fija las unas de las otras. Es fácil de hacer si la superficie donde se efectuará el muestreo es simple o regular. Aleatorio simple: tiramos los dados y donde cae cae Aleatorio estratificado: me aseguro de que en todas y cada una de mis unidades voy a meter un número responsable suficiente de muestras de todas las especies. Esto lo puedo hacer también de una forma regular. Segregación simple: Segregación agrupada: MODELOS EN ECOLOGIA Modelo: Representación formal de la realidad que se pretende describir, analizar y comprender  Verbal  Gráfica  Matemática Con un muestreo se pretende una descripción pormenorizada de una parte de la realidad que consideramos, de diversas maneras, representativa. Tiene un objetivo descriptivo que pretende generar una formulación que sea extrapolable a todas las realidades que estamos estudiando. O sea que el proceso de modelización es la fase última final de un muestreo. Frecuentemente, la observación de la realidad en un momento determinado conlleva a través de la observación reiterada y pormenorizada a desarrollar un modelo empírico que se puede validar a través de observaciones. Los modelos empíricos se sustentan en observaciones. Sin embargo, el modelo empírico puede tener entrada en una fase de retroalimentación que necesite incrementar el número de observaciones para su demostración ulterior. En algun punto se llegará a un estado de experimentación o ensayo experimental. Esto sirve para corroborar con mayor énfasis el modelo. Cuando un modelo se basa en principios subyacentes en la naturaleza, pero que no se pueden probar por razones varias, de una manera suficiente como para crear datos descriptivos de la realidad, se habla de modelos teóricos. Se hacen asunciones. En algún momento se puede llegar a una fase experimental. Ojo! La modelización no necesariamente tiene que depender de una formulación matemática. Se puede modelizar de 3 maneras: verbalmente, gráficamente y matemáticamente. Las dos últimas suelen ir apareadas, pero no siempre. Una modelización gráfica suele involucrar conceptos relacionados con flechas, etc. Es frecuente cuando no es fácil medir los elementos que relacionamos. O cuando es difícil establecer una simple fórmula matemática. Un modelo empírico de los que se realizan “a posteriori” son los que suelen derivan del análisis de datos recopilados previamente. O sea que el hecho de que se haga una modelización gráfica no implica que luego no se puedan tomar datos y posteriormente establecer un modelo empírico. Ejemplo: modelo que relaciona la disponibilidad en el suelo de nitrógeno (variable independiente - factor) con la productividad (variable dependiente - respuesta). Uno de los modelos típicos establece una relación lineal. Los parámetros de un modelo lineal son la pendiente y el punto de corte en el eje de la variable independiente. Un modelo teórico es el típico modelo que se hace a priori, antes de tomar las muestras. O sea que primero se puede hacer un modelo teórico y luego un modelo empírico para probar el modelo previo. El modelo rango abundancia establecen una relación entre especies abundantes y especies raras. El modelo de series geométricas dice que cuanto más rara es la especie según la secuencia de especies, menos abundancia hay. El modelo de palo quebrado dice que muy pocas especies son muy abundantes o muy escasas, mientras que la mayor parte tiene una abundancia intermedia. Luego se suelen hacer muestreos, etc. para crear modelos empíricos que nos permitan. Los modelos deterministas son simplificadores. Establecen un valor resultado para el cambio de un factor. Normalmente en la naturaleza se deben incluir rangos de variación que culminan en la generación de modelos estocásticos. Por ejemplo: la variación del número de individuos en un tiempo depende de la N inicial, la carga del sistema (cantidad de animales que podría haber) y la tasa de crecimiento de la especie. Pero la tasa de crecimiento r es una constante estocástica ya que puede variar dependiendo de muchos factores. Si además la carga K puede variar también, nuestro modelo pasa de ser determinista a estocástico desde el momento en que consideramos las posibles variaciones de los parámetros. JAFHJDKFHQSDFLHSAFLIAHJSDF 4 ¿Qué es el ecosistema? Tansley, 1935: Sistema o conjunto de partes (organismos + ambiente) interrelacionadas e interdependientes que funcionan como un todo. Sus propiedades dependen de: Los elementos que lo componen La manera en que se distribuyen Las interacciones entre ellos La descripción del conjunto de elementos es la que nos habla de lo que es un ecosistema. Los ecosistemas acuáticos son los más fácilmente delimitables. Las relaciones y el concepto de ecosistemas fue desarrollado sobre todo por limnólogos que estudian ambientes acuáticos, tal vez por esta facilidad. Desde el punto de vista de la ecología evolutiva, un conjunto interactivo de comunidad y medio físico en un espacio determinado es un ecosistema. Es una visión analítica y reduccionista. BIOCENOSIS + BIOTOPO El ecosistema para un ecólogo termodinámico es diferente. Para él es una pieza de la biosfera en la que coexisten necesariamente los 3 tipos funcionales o metabólicos: autótrofos (productores), heterótrofos (consumidores) y saprófitos (descomponedores). O sea que es una pieza de la biosfera que soporta un flujo de energía y materia que puede mantenerse por sí solo. Es una visión sintética y holística. La materia es el vehículo de transmisión de la energía. La energía química circula a través de la materia y se consigue a partir del sol. Realmente el sol es básico para la vida en todo los ecosistemas! Se usa energía solar para disminuir la entropía de la vida en la tierra!!!!! COMPONENTES BiÓTICOS - Productores - Consumidores - Descomponedores COMPONENTES ABIOTICOS - Sustancias inorgánicas oxidadas (C, N, CO2, H2O, etc.) - Compuestos orgánicos reducidos de gran capacidad energética (dependen de los procesos geofísicos que acontecen – radiación, temperatura, corrientes atmosféricas) Hola alejo, somos tus admiradoras secretas…. Te apuntas a una sex party? El ecosistema viene dado por el nivel de organización. Para que haya un ecosistema necesitamos que estén todos los componentes y que a la vez estén relacionados entre ellos. ¿Cómo se estudian? Viendo la estructura y la forma en que aparecen los componentes. Riqueza de especies, abundancia relativa, distribución espacial, son todos términos que sirven para estudiar un ecosistema. Se describe viendo la biomasa, la distribución, etc. Funcionamiento: intercambio de energía entre los componentes internos Y a veces CON EL EXTERIOR (son todos sistemas abiertos!!!). Hay aportes energéticos y de materia externa Para que se establecen las relaciones entre elementos? Para maximizar la materia y la energía dentro de las estructuras biológicas. Un componente reducido tiene más energía. La acumulación de enlaces reducidos maximiza la acumulación de energía a través de materia. El pasto tiene menos energía acumulada que un bosque tropical ya que éste último tiene más biomasa (enlaces reducidos!). La energía entra básicamente como energía solar. La circulación de la materia se lleva acabo a través de oxidaciones y reducciones sucesivas. La oxidación sirve para sacar energía para utilizar. La reducción pone energía para crear biomasa… Pero hay diferentes estados de reducción y oxidación por lo que la materia pasa por varios pasos hasta llegar nuevamente a los productores y recomenzar el ciclo. El funcionamiento de un ecosistema hace que con la energía que llega, y con el ciclo de energía, aparezca un proceso de AUTOORGANIZACIÓN llamada SUCESIÓN ECOLOGICA. Otra definición de ecosistema derivada: Estructura dinámica que tiende, con la sucesión, a captar el máximo acopio de biomasa posible con los nutrientes que hay en el medio. Si esto falla, el ciclo está incompleto y por lo tanto, la sucesión no se completa. CONCEPTO CLAVE DE LA ECOLOGIA TERMODINAMICA Hay propiedades emergentes, inherentes del CONJUNTO del ECOSISTEMA y que no pueden preverse a partir del estudio de todos los componentes por separado. La sucesión ES LA MAS IMPORTANTE DE ESTAS PROPIEDADES! (deducción 2 de alejo…) Si recapitulamos, el ecosistema tiene componentes bióticos y abióticos. Tiene una estructura determinada para esos componentes. Tiene un funcionamiento que tiende a la aparición de propiedades emergentes. Además genera mecanismos de equilibrio que funcionan como tampones frente a cambios. Todo esto se lleva a cabo mediante ciclos biogeoquímicos que sirven para mover la energía de un lado a otro. Todo está muy bien pero no sabemos todavía donde están los límites para un ecosistema. Los límites dependen de la coexistencia en un momento determinado de todos esos componentes. Los límites precisos dependen de donde los pongamos en nuestro estudio. O sea que en un estudio es clave tener en cuenta todos los componentes y tomar bien los límites de un ecosistema. HAY QUE TENER PRESENTES LAS ENTRADAS Y LAS SALIDAS DE LAS ENERGIAS YA QUE NO ES UN SISTEMA TERMODINAMICAMENTE CERRADO! TEMA 5 – RADIACION SOLAR Y ORGANIZACIÓN DEL PLANETA La entrada de energía que tiene un ecosistema proviene de la radiación solar. Por tanto, eso va a ser el primero y principal objetivo. Además la radiación una vez incidió, se distribuye por una serie de dinámicas atmosféricas y oceánicas. Para empezar, debemos empezar con un examen… Que parte de la radiación es emisión… la zona de onda baja (alta energía) Que parte es absorción y porque… la zona de onda larga (baja energía) Interpretar lo que significan las sombras (lo que es absorbido y no reflejado por el agua, el O3 y el CO2) Que implicaciones para la vida en la tierra tienen… (la absorción por el CO2, el O3 y el H2O hace que la temperatura terrestre aumente y se mantenga en los 15 grados de media) Todas las longitudes inferiores a 0,4 son casi todos absorbidos por ozono y oxígeno. Las bandas del visible son una gran ventana, y casi nada es absorbido antes de llegar a la superficie. Luego de 0,8 hay algunas absorciones por el ozono y algunos otros componentes. En el infrarrojo el agua en vapor, el CO2 y otros compuestos como el metano generan un perfil de valles y cumbres de absorción. Dejan algunas ventanas abiertas que son las longitudes de infrarrojos que también llegan a la superficie. EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICO Las radiaciones altas tienen longitudes de onda bajas, como los rayos X, los rayos Gamma y los UV. Las radiaciones bajas en energía tienen longitudes grandes, como el IR. La constante solar es de 2 calorías por centímetro cuadrado por minuto. Varía dependiendo de si hay nubes, lluvia, etc. Para incrementar la temperatura media necesitamos un incremento de un 1% durante muchos años. O sea que el incremento del efecto invernadero es muy retardado. La energía se distribuye fundamentalmente a través de la rotación y traslación que generan patrones termicos influidos por la dinamica marina y atmosférica. EL BALANCE DE RADIACION Por cada 100 unidades de radiación que alcanzan la tierra, 25 son reflejados por la atmósfera y 25 son absorbidos. Los 50 restantes llegan al suelo y son absorbidos en 45 unidades y 5 son reflejados. La tierra refleja a través de la atmósfera 25 unidades, a través del suelo otros 5, y emite 66 unidades a través de la atmósfera y 4 unidades a través del suelo. Las emisiones son SIEMPRE de ondas cortas. Los reflejos pueden ser de cualquier tipo de onda. O sea que en balance, la tierra recibe 100 unidades de onda corta, y emite en total 30 unidades de onda corta y 70 unidades de onda larga. O sea que 70 paquetes de ondas perdieron energía y se transformaron en onda corta. Esa es la energía que usará la superficie! Además, el balance de la radiación de la superficie debería ser negativo, ya que usó parte de la energía que recibió desde el Sol. La radiación absorbida es de 45 unidades de onda corta y 88 de onda larga. Se emiten 104 paquetes de onda larga y 29 se traducen en forma de evaporación y energía térmica de conducción. O sea que 45 unidades de onda corta e transformaron en onda larga y conducción o se gastaron en evaporar agua. El balance de radiación de la atmosfera es de 125 unidades absorbidas y 154 unidades emitidas. Los albedos son la radiación reflejada por la superficia. Si disminuye el albedo, que ocurre con el calentamiento de la tierra, aumenta o disminuye? Si la tierra refleja menos, está absorbiendo más, y por lo tanto, la tierra se calienta más. A menor albedo mayor calentamiento. Vimos algunos conceptos acerca de radiación. El calor sensible es la convección térmica. Una parte de la radiación absorbida por la tierra (ese 45%) es absorbido por océanos en gran parte. Una pequeña parte de esa radiación incidente es absorbida por las plantas. La mayor parte del presupuesto energético es absorbida por océanos y superficie que se calientan. Parte de la temperatura se transfiere a la capa límite del aire por convección. Eso es porque la capa límite está en las inmediaciones del suelo. Pasa el calor de una partícula caliente a otra que está en contacto con ella. El vacío no transfiere calor. El aire transfiere calor pero muy mal. Por ello se colocan camaras de aire en las casas (aislamiento térmico). Si el aire se calienta, se expande y se hace menos denso subiendo en la tierra. En conclusión la tierra constantemente calienta aire que asciende, vuelve a enfriarse y vuelve a bajar para calentarse nuevamente. Sobre el medio acuático se producen procesos de evaporación. Es decir que la energía necesaria para convertir agua en vapor es transportada hacia el aire. Ese calor latente se transforma en calor sensible cuando en el aire el vapor vuelva a convertirse en agua para precipitar. Como se distribuye la energía? CICLOS DIA NOCHE A TRAVES DE LA LATITUD (zonas de superavit y de déficit energético) – distribución por dinámica atmosférica y por corrientes marinas EFECTOS DE LA ALTITUD Y LA TOPOGRAFIA a escalas más locales – laderas de solana y de umbría COMPORTAMIENTO AGUA-TIERRA (Efecto Foehn) EFECTO DE LA INCLINACIÓN TERRESTRELa intensidad con la que llega la radiación depende de la intensidad original y del coseno del ángulo con que incide. Sobre una superficie perpendicular, la intensidad incidente es igual a la original. Si el ángulo aumenta, disminuye la intensidad incidente. La inclinación del planeta es determinante en esto. Si no hubiera inclinación, los polos recibirían 0 intensidad todo el año. Al haber inclinación, todas las zonas de la tierra tienen un momento del año en que reciben buena intensidad y una en la que no. En consecuencia, la vida es posible en todo el planeta. Este mismo efecto hace que la intensidad no sea la más alta posible en EFECTO DE LA ATMOSFERA El comportamiento de los gases permite disminuir la llegada de algunas bandas precisas del espectro de radiación y establece ventanas para algunas longitudes de ondas. La atmósfera está compuesta por gases, por vapor de agua, por algunos sólidos en suspensión. La composición gaseosa difiere en cantidad y composición. La presión disminuye con la altitud, más o menos siguiendo la constante de “1/30 parte cada 275 metros”. En la homósfera predomina el Nitrógeno y el Oxígeno. En la heterósfera que llega hasta los 10000 metros predomina gradualmente el nitrógeno, el helio, el hidrógeno, el dióxido de carbono, etc. Además hay agua en forma de vapor (gaseoso). Dependiendo de la temperatura, la presión de saturación de vapor de agua en el aire cambia. Cuanto mayor es la temperatura, mayor cantidad de agua puede haber. La humedad relativa es la cantidad de agua contenida en un volumen definido dividida por la cantidad de agua que saturaría ese mismo volumen. La humedad absoluta es la masa de vapor de agua por metro cúbico. Si la temperatura baja con la altitud, es logico pensar que en altura haya agua en estado líquido por haber más agua por volumen que lo que permite la presión de saturación para esa temperatura. En conclusión se producen precipitaciones. En la TROPOSFERA, la temperatura disminuye con la altitud, dado que las partes más bajas están más cerca de la superficie y todavía hay convección que es más intensa en las partes más bajas. La temperatura disminuye siguiendo un patrón más o menos lineal. El gradiente térmico vertical en la troposfera es de aproximadamente 0,6 – 1º C cada 100 metros. En la ESTRATOSFERA, la temperatura aumenta porque encontraremos el ozono que absorbe mucha radiación ultravioleta y genera un aumento de la temperatura. Hace calor? NO! Entonces? Eso es porque las particulas pueden estar calientes pero no transmiten el calor. El medio no es el aéreo y la transmisión de energía es muy baja (constantes de difusión de energía son muy bajas!). En la termósfera hay un aumento muy grande de temperatura por causa de los rayos y emisiones de onda corta tan frecuentes en el espacio. DINAMICA DE LA ATMOSFERA TERRESTRE En lugares donde pega mejor el sol, se crean zonas de bajas presiones. Ahí el aire es calentado y asciende. Las zonas son ocupadas por aire frío nuevamente. Además, el aire caliente viaja en altitud enfriandose y llega hasta las zonas de alta presión donde desciende y completa el ciclo. Un proceso adiabático es el proceso en el cual el aire asciende o desciende en la atmósfera comportandose autonómicamente sin transferir calor al medio. Pero si asciende, tendrá menos presión y se expandirá. Al expandirse se enfría porque las particulas internas entre las que hay intercambio de calor están más lejos unas de otras. Al enfriarse baja la presión de saturación del vapor de agua y por lo tanto pueden producirse precipitaciones. Imaginamos una masa de aire a 20 grados en superficie. Esa masa de aire se calienta, baja su densidad y asciende. Al ascender se va expandiendo y enfriando. Por eso, la presión de saturación se hace más baja. Disminuye de manera que en algún momento habrá más agua en el aire de la que puede sostener. Pero qué ocurre si hay condensación? Se libera calor y se varía la cantidad de agua que hay en la masa de aire. A partir de entonces, si la temperatura sigue descendiendo, disminuirá gradualmente la presión parcial de agua por culpa de la condensación. Si en algun momento la burbuja desciende, aumenta la presión sobre ella, se comprime y aumenta la temperatura. La presión de saturación aumenta… GRADIENTE ADIABATICO SECO: es de 1 grado por cada 100 m. Es lo que desciende o aumenta la temperatura del aire cuando no hay procesos de cambios de estado de vapor de agua. GRADIENTE ADIABATICO HUMEDO: es de 0,3 grados por cada 100 m. Es lo que desciende o aumenta la temperatura del aire cuando hay cambios de estado del vapor de agua. Parte de la energía dentro de la burbuja se usa para el proceso de condensación. ME FALTA UNA CLASE!!!! La Fuerza de Coriolis, dependiente de la rotación terrestre permite que existan varias células de Hadley en vez de solo dos. Eso implica que la distribución de vientos es mucho más compleja que si el planeta no rotara sobre sí. La zona ecuatorial es la zona de bajas presiones por excelencia. La zona de altas presiones por excelencia es la de los polos. DINAMICA OCEANICA Está definida por la distribución de la energía solar, por la fuerza de coriolis (los ciclos de corrientes en el norte serán a favor de reloj y en el sur serán en contra de reloj), los vientos predominantes y la distribución continental (cuando una corriente en el hemisferio norte choca contra la linea de costa sigue la linea en el sentido del ciclo de corrientes a favor de las agujas; cuando una corriente choca en la zona ecuatorial puede dividirse en dos, como sucede con la corriente fría del norte atlántico generando las dos células atlánticas). La distribución de corrientes y el choque de corrientes hace que la distribución de nutrientes en esas zonas sea más rica y por lo tanto se dan afloramientos de pesquerías muy importantes. En el Pacífico, la corriente de El Niño es una corriente fría y que asciende en altitud a medida que sube hasta el ecuador. Trae muchisimos nutrientes El debilitamiento de los vientos alisios trae la llamada ENSO (El Niño Southern Oscillation) que provoca las dichosas tormentas. Realmente los alisios se ocupan de llevar la corriente oceánica en verano hacia Australia alejandola de Sudamérica. Esos vientos y corrientes calientes llegan a Oceanía y por tanto en Australia llueve de cojones durante el verano por esa razón. Pero si los alisios se debilitan, la corriente oceánica se estanca y las masas de humedad calida se retienen en las costas occidentales sudamericanas. Las termoclinas ascienden y así se impide el afloramiento de las corrientes antárticas por lo que no solo hay tormentas brutales en Peru, sino que se mueren de hambre los pesqueros. Los vientos, las corrientes oceánicas y la radiación solar producen una redistribución de la energía que estructura el planeta según unos patrones climáticos generales. Los patrones climáticos pueden fundamentarse en las precipitaciones. LA ZONA DE CONVERGENCIA INTERTROPICAL (ZCIT) – zona de altas precipitaciones Es la zona entre los 0 y 30 grados de latitud norte o sur. Es una zona que recibe los vientos alisios. Son zonas de bajas presiones en las que se dan las precipitaciones fundamentalmente. El aire viene cargado de agua de los anticiclones oceánicos, asciende por culpa de las temperaturas (por la radiación solar incrementada) e inevitablemente se condensa y llueve. El aire pierde la humedad y se desplazará hacia el hemisferio norte o sur además siguiendo los patrones determinados por las fuerzas de coriolis. El aire desciende pero por ello descenderá, aumentará la temperatura y por lo tanto la presión de saturación y se volverá a cargar de humedad. Las zonas de altas presiones son eso, zonas donde el aire baja, se calienta, se carga de agua, pero no genera precipitación. Eso resulta que en las zonas de anticiclones sean ZONA TROPICAL – zona de bajas precipitaciones y alta presión Es una zona de desiertos cálidos. Está entre los 30 y 40 grados de latitud aproximadamente. En las zonas marítimas el aire se está cargando de agua por culpa de lo que decíamos en el párrafo anterior. Se establecen los anticiclones. Esas masas humedecidas pueden ir hacia la zona templada o volver a la zona tropical. ZONA TEMPLADA – zona de precipitaciones Es una zona de temperaturas intermedias en las que el aire que se calentó y se cargó de agua vuelve a enfriarse. Además choca contra las masas frías cargadas de humedad que vienen del polo, las cabalga y al subir se enfría y se producen las precipitaciones en forma de borrascas. Entonces se produce un fenómeno de pausa atmosférica llamada anticiclones. ZONA POLAR – zona de bajas precipitaciones – anticiclón por excelencia Todos los vientos que van hacia el norte terminan ahí. Los vientos que vienen descargados de humedad se enfrían, descienden y se reparten en todas direcciones siguiendo la distribución de las fuerzas de Coriolis. Esos vientos irán cargándose con humedad, pero suelen chocar con los vientos que vienen de los anticiclones tropicales. En esas zonas templadas se producirán las precipitaciones en forma de borrascas por el cabalgamiento de las corrientes atmosféricas. ESTA ES UNA CLASIFICACION BASADA EN PRECIPITACIONES ES UNA CLASIFICACION SEGÚN PATRONES GENERALES!!! HAY OTRAS?! SI, LA DE KOPPEN Uno de los sistemas más utilizados es el de Koppen. Fue un biologo vegetal y climatólogo que incorporó un elemento del paisaje como las plantas para añadirselo a la distribución de las precipitaciones y así construir un sistema de clasificación más profundo y preciso. Utiliza en general la influencia de la temperatura en las comunidades vegetales. Va desde las zonas más cálidas hasta las zonas más frías siguiendo las letras del abecedario… de la A a la E Otros tipos de clasificaciones se establecen generando subclimas dentro de los tipos de Koppen. El tipo B de climas secos se divide en áridos y semiáridos (Bw y Bs). El tipo A, C y D se dividen según si hay estación seca y según cuando hay estación seca (en invierno o verano). El tipo E se divide según si la vegetación es de tundra o si es de Inlandsis. El clima mediterráneo puede encuadrarse dentro del tipo Cs, o sea clima cálido templado con estación seca en verano. Estudiando climodiagramas de varias ciudades alrededor de todo el mediterráneo se ve que cuando la temperatura aumenta, en los meses de verano, hay una disminución de las temperaturas. Eso produce un estrés hídrico general en la vegetación mediterránea. En las ciudades que están menos influenciadas por las corrientes marinas se ve que MICROCLIMAS Ciertos factores específicos generan climas especiales locales. Efecto Foehn, Vientos Sonda, Vientos Chinuk: Generan sombra de lluvia. Es más llamativo en la zona de almería. Efecto de Ladera: El efecto solana – umbría. En la solana hay más radiación, el suelo está menos húmedo. Hay mayor intensidad en los extremos. La diferencia de temperatura será mayor en el día-noche. Es un efecto muy importante y genera cambios radicales en la distribución de las comunidades vegetales. Efecto de la vegetación: La presencia favorece la evapotraspiración. La presencia de humedad atmosférica en esas zonas entonces será mayor. Pero disminuye la velocidad de las corrientes de aire. Por ello disminuirá la secante (el efecto de desecación) del viento. Además la presencia de humedad, debido al calor específico que tiene, hace que tarde más en calentarse y en enfriarse. Donde la humedad ambiental sea alta los extremos son más cercanos. Además la vegetación genera sombras y todo lo que eso acarrea (menor radiación – zonas de umbría parciales). Capa límite: Uno de los efectos que influye también mucho en la aparición de fenómenos locales climáticos como es el funcinamiento de la capa límite. Es la zona de contacto entre dos fluidos. Entre la atmosfera y la superficie terrestre o entre la atmosfera y la superficie oceánica. En el aire de la capa límite, el aire se calienta rápidamente en los momentos de máxima radiación. El enfriamiento también es muy rápido. Para el suelo sucede lo mismo cerca de la capa límite, pero a mayor profundidad la temperatura suele ser más o menos constante. La mayor variación de temperatura ocurre en superficie. La superficie experimenta más súbitamente los cambios de temperatura. Si tenemos una superficie de un terreno cubierta de vegetación y que genera mucha sombra sobre la superficie del suelo, la intensidad de radiación directa y los cambios de temperatura en superficie estará moderada. Si desaparece la cobertura vegetal, se amplifican las amplitudes térmicas en la capa límite con las consecuencias que eso tiene en los procesos de transferencia energética atmosférica. Produce calentamientos rápidos de las masas de aires que se elevan más rápido y producen tormentas y otras consecuencias en la dinámica atmosférica global. La diferencia entre máximos y minimos de temperatura aumenta con la distancia a la superficie. La capa límite es mayor en el aire que en el suelo (éste último es un solido denso). Los procesos de deforestación a gran escala generan un mayor funcionamiento de capas límites en esas zonas. Como consecuencia, los cambios de temperatura son más súbitos, el aire se enfría y calienta más rápidamente produciendose tormentas más intensas. Es lo que sucede en Brazil… INVERSION TERMICA La temperatura aumenta con la altitud. El aire frío en las laderas desciende hasta los valles durante el día. Las masas de aire superficiales durante el día tienden a ascender. Durante la noche, las masas de aire en la capa límite se enfrían rápidamente. Al enfriarse no ascenderán, sino que en todo caso tenderán a descender y ocupar el espacio que podrían dejar masas locales de aire más cálido. En conclusión, hasta que el suelo de la superficie del valle no se calienta, no transmite el calor a la masa de aire superficial y por lo tanto por las mañanas hace más frío en los valles que en las laderas. Eso sucede cuando los cambios de temperatura no son demasiado abruptos, es decir cuando el efecto de la capa límite está modulado. TEMA SEIS – FLUJO DE ENERGÍA A TRAVÉS DE LOS ECOSISTEMAS Introducción: La situación natural de los sistemas tiende a la máxima entropía. Para evitar esto hay que consumir energía. Desde un punto de vista biológico: EJEMPLO: Un cultivo a través del tiempo, hasta que se convierte en un bosque….El cultivo biológicamente hablando es más desordenado. Según aumenta la biomasa del sistema, la energía se almacena en enlaces químicos de manera ordenada. Si deja entrar energía el sistema se desordena. La Energía y el Ecosistema: El concepto de energía de Odum está propuesto como fuerza motora de los sistemas. - Irradiación solar - Flujo de energía desde los productores a los consumidores - Disipación como calor La producción (capacidad de generar biomasa en un tiempo determinado) fija y transfiere energía que es la llamada PRODUCCION PRIMARIA. Los consumidores la fijan mediante el consumo de energía química, basandose en las leyes de la termodinámica. Los ecosistemas crean y mantienen un alto grado de orden interno, es decir baja la entropía. LOTK: estableció que todos los ecosistemas pueden ser descritos por un conjunto de ecuaciones que representan intercambios de energía y materia entre sus componentes. A continuación, Lindeman aplicó la termodinámica al conocimiento de sistemas ecológicos. - Cadena trofica - Niveles tróficos - Pirámides tróficas La energía fluye desde los niveles superiores hasta los niveles inferiores. LA NATURALEZA DE LA ENERGIA La producción viene fijada por las leyes de la termodinámica. La primera es que la energía no se crea ni se destruye. Es decir que independientemente de las transformaciones no hay ganancias ni pérdidas de energía total. La segunda es que la cantidad total de energía no varía pero parte de ella se disipa como calor. ENTROPIA Se puede definir de dos formas diferentes: 1) Medida del desorden o caos de un sistema 2) Medida de la energía no disponible resultante de las transformaciones (cuando tenían más energía las torres gemelas? Antes de caerse o después de caerse…) SISTEMAS DE CONVERSION DE ENERGIA Ejemplo: A) Rayos de sol que recibe una hoja (100 unidades) B) Calor que desprende la hoja (98 unidades) C) Carbohidratos formados (2 unidades) 1ª ley: A=B+C 2ª ley: C es menor que A Necesitamos una entrada continua de energía. Si no llegan las 100 unidades como rayos de sol, la planta muere y las 2 unidades (ordenadas) se perderían (desordenarían). Luego para mantener el orden , necesitamos de la entrada de energía. El ecosistema es un sistema abierto. La Tierra es un sistema cerrado (aunque no del todo). Un ecosistema necesita: Entrada continua de Energía Capacidad de almacenamiento Medios para disipar la entropía Los sistemas aislados son los que tienden a la máxima entropía, ya que no hay entrada de energía. LENGUAJE ENERGÉTICO DE ODUM (en las fotocopias) NIVELES TRÓFICOS La amplitud de los flujos depende de la energía que les llegue. Una parte de energía irá a residuos. Otra se acumula en forma de crecimiento y la tercera va a mantenimiento metabólico (respiración). Una parte de la energía nunca se usa. PAQUETE ENERGETICO = Crecimiento + Reproducción + Respiración + ENU + Residuos El crecimiento y la reproducción (en resumen: las hojitas y los frutos) pueden ser utilizados por los siguientes niveles tróficos. Quién más energía produzca será más eficiente. TEMA SIETE - PRODUCCIÓN PRIMARIA Se presentan los primeros pasos del flujo de energía en un ecosistema (Kcal por metro cuadrado por año). El proceso de producción primaria es el proceso por el cual se transforma la energía radiante mediante procesos fotosintéticos en enlaces químicos de alta anergía y por tanto es el primer eslabón y fundamental de cualquier ecosistema basado en fototrofos. La Eficiencia es la cantidad de beneficio obtenido en forma de enlaces de PPN (producción primaria neta) a partir de la energía radiante. O sea que parte de la energía química se pierde en el mantenimiento metabólico de organismos. La producción primaria neta es lo que queda disponible para el siguiente nivel de la cadena trófica. Los datos son los siguientes, de los 1500000 kcal que llegan por año, el 80% no se absorbe. El restante 20% le llega a la clorofila y a la fotosíntesis. En el proceso de producción primaria, el 95% de la energía se pierde en forma de calor. El restante 5% es lo que llegará en forma de enlaces de alta energía. La producción primaria neta (lo que le queda al siguiente nivel) es solo el 46,7%, consumiendose el 53,3% en procesos respiratorios de la planta. 1.500.000 – 1.200.000 = 300.000 (le llega a la clorofila) 300.000 – 285.000 = 15.000 (es lo que hay de producción primaria bruta: es el total que producen los fototrofos) 15.000 – 7.995 = 7.005 (es la producción primaria neta: lo que le queda disponible al siguiente nivel) ¿Por qué la planta no puede aprovechar toda la energía que le llega? Porque ciertas longitudes de onda no son aprovechables por la clorofila. Lo de “respiración” en general se refiere a procesos de manutención y metabolismo de los animales. El PPN es lo que le queda disponible sobre ese metro verde al siguiente nivel energético (los primeros consumidores). La Tasa de absorción de los productores primarios en este caso fue de 20% La Tasa de respiración fue 53,3% La Eficiencia fotosintética es 7005 / 1500000 = 0,47% CONCEPTOS BASICOS DE LA PRODUCCION PRIMARIA Es una cantidad de energía que se mide en una superficie y en un tiempo determinado. Si quitamos el factor tiempo hablamos solo de biomasa. Por lo tanto, la producción es el cambio que se produce en la biomasa en un tiempo. Ojo! Las Perdidas hay que contarlas. Las perdidas son los efectos de los niveles posteriores sobre la producción anual. Si la biomasa aumenta poco, puede que la producción haya aumentado mucho si los consumidores primarios se comieron algo. Entonces hay que tener en cuenta las pérdidas. ¿Cómo se contabiliza? Se pesa la cantidad de biomasa en un metro cuadrado, recortando las plantas y pesándolas. Se espera un año y se toma otro metro cuadrado de otro lugar. Se vuelven a pesar las plantas. La diferencia de peso, por el tiempo me dará el incremento de la biomasa. Eso lo hago tanto en una parcela con animales, como en una parcela sin animales. La diferencia entre las dos producciones será la pérdida que están generando los animales de la parcela poblada. PPB = Cantidad total de energía almacenada por una planta por superficie de tiempo RESPIRACION = Gastos de conservación (energéticos y plásticos) + Gastos de actividad (reproducción) PPN = Cantidad de energía restante tras el consumo respiratorio (o sea: la energía disponible para los niveles tróficos superiores) PERDIDAS = Son las pérdidas de energía por actividades que no son inherentes a la planta (o sea que no son respiratorias – por ejemplo: la caída de las hojas) PPB = PPN + R + P Mientras que la PPN es lo que se hace disponible a niveles tróficos superiores, las P son generalmente aprovechadas por organismos descomponedores. Son generalmente difíciles de tratar y evaluar. La Producción primaria suele llamarse productividad en algunos libros. En los tratados normalmente se usa producción, pero en algunos lados podemos encontrar lo de producción primaria. EJEMPLO: EL HAYEDO Y EL PRADO (Producción – residencia - renovación) Comparando un prado con un hayedo…cuál tiene mayor producción? En un prado de siega, la biomasa inicial es menor que la del hayedo. Además, su tasa de renovación es mucho más alta, eso es, el carbono se recicla más rápidamente a través de plantas anuales como la del prado. En el hayedo, la biomasa inicial es grande, la tasa de renovación es menor y además, la respiración, es decir el gasto metabólico es mayor. Pero eso no quiere decir que su producción sea menor. De hecho, en el hayedo, la producción primaria neta es más alta que la del prado. Si partimos de una cantidad de biomasa muy pequeña y la producción neta es muy alta, la tasa de renovación es alta. El tiempo de residencia será bajo también. El tiempo de residencia se mide en tiempo. La tasa de renovación se mide en tiempo a la inversa. Eso quiere decir la velocidad a la que se regeneran las estructuras por unidad de tiempo. Estos dos valores van unidos. Realmente son el inverso. R = 1/T La renovación será la proucción primaria neta partida por la biomasa. El tiempo de residencia será la biomasa partida por la producción primaria neta. Selva tropical: 2 kg/m2/año / 45 kg/m2 = 2000 / 45 año = renovación = 0,0444 / año ----- residencia = 22,5 Desierto: 0,003 / 0,02 = 0,15 / año = renovación -------- residencia = 6,66 años La residencia en la selva es casi 4 veces mayor que en el desierto. Entonces, se tarda más en renovarse la biomasa, a pesar de que tiene una producción primaria neta muy superior. QUE CONOCEMOS POR AHORA Eficiencia fotosintética = PPN / Rad Renovación = PPN / B Residencia = B / PPN VAMOS A VER OTRAS EFICIENCIAS IMPORTANTES Eficiencia de uso de agua: Capacidad de los procutores primarios de producir según la cantidad de agua que usen. Una planta resistente a la sequía puede producir el doble que una planta normal con la misma cantidad de agua. La eficiencia del uso del agua será diferente según se trate de desiertos cálidos o fríos. En desiertos fríos, el elemento limitante es la temperatura, no el agua. La llegada de mayor agua no genera incrementos tan palpables en la PPN. Mientras tanto, en los desiertos calientes, el elemento limitante si es el agua. La llegada de mayor agua es crucial para aumentar la PPN. Eficiencia de Producción NETA: Proporción de Energía asimilada que es gastada en respiración. LO QUE NO SE RESPIRA ES LA EFICIENCIA DE PRODUCCION NETA = PPN/PPB x100. Para que una planta crezca rápidamente, la eficiencia de producción debe ser alta, por lo que la respiración no puede tener gastos importantes. En la selva, el crecimiento es lento dado que los gastos de respiración son más importantes (la biomasa es más grande por lo que la respiración es mas grande). Finalmente su eficiencia de producción neta será baja. Según se incremente la complejidad de un ecosistema en su sucesión, su respiración será más grande y su eficiencia de reproducción neta será más baja. Cada vez se producirá menos netamente, aunque la producción bruta sea la misma. - - METODOS DE MEDIDA DE LAS EFICIENCIAS Modelo de cosecha: solo en superficies – medida de la biomasa al principio y al final de un período de tiempo. Aproximación a la auténtica PPN (descontamos los gastos metabólicos desde la PPB). Problema: debemos intentar evitar pérdidas para que los cálculos salgan bien. Es aplicable casi exclusivamente en formaciones herbarias. En bosques es muy utilizada la relación masa forestal/altura y diámetro de los árboles. Método de Intercambio gaseoso: permite el cálculo de la PPB. Se mide el CO2 inicial. Se mide el CO2 - al final del día. Haciendo la resta se tiene el CO2 gastado en producción + respiración. Luego se mide el CO2 al final de la noche. Haciendo la resta se sabrá qué cantidad de CO2 fue usada durante la noche, obviamente en procesos de respiración. Una vez tenemos PPN y R podemos calcular PPB y los otros parámetros FACTORES QUE CONTROLAN LA PRODUCCION PRIMARIA Todos los que controlan la actividad fotosintética. Limitaciones de tipo evolutivo: aprovechamiento máximo está entorno al 1% como mucho de la radiación incidente para generar fotones útiles. Es la eficiencia fotosintética promedio mundial. Otras cosas: luz, agua, CO2, nutrientes – factores principales necesarios. Pero también la temperatura, la turbulencia del agua – factores moduladores del nivel de producción. La herbivoría o las tasas de sedimentación pueden afectar a la cantidad de producción o biomasa que se obtiene al final. Si la tasa de sedimentación es alta, entonces la cantidad de luz es menos disponible. EVAPOTRANSPIRACION Es un proyecto conjunto que tiene en cuenta la precipitación y la temperatura. Si la ETP aumenta mucho, es debido a un aumento en la presión y la temperatura. Es el caso típico de la selva tropical. Si la Presión es alta pero la temperatura es baja tenemos las típicas Tundras. En esos casos tendremos ETPs algo bajas. Para el caso viceversa es igual. Si la Presión es baja pero la T es alta, entonces la ETP será moderadamente baja. Pero si la ETP es muy muy baja, será debido a que la presión y la temperatura son bajísimas en el lugar. 1) AMBIENTE LUMINICO Existen rangos de luminosidad en los cuales no hay fotosíntesis neta. Es decir que en algunos casos la R supera muchísimo a la PPN, haciendo que PPB sea similar a R. El punto de saturación es en el que hay mayor intensidad de radiación por lo cual hay mayor tasa de fotosíntesis. PLANTAS TOLERANTES A LA SOMBRA: Empiezan a generar producción neta antes que las otra. Por ello alcanzan antes el punto de saturación. El Punto de Compensación Lumínica (PCL) de una planta adaptada a la sombra es menor siempre que el de una planta adaptada al sol. PLANAS TOLERANTES A LAS ALTAS RADIACIONES: El Punto de Saturación Lumínica (PSL) es menor en una planta adaptada a la sombra que en una adaptada al sol. En general las plantas adaptadas a la sombra tienen más cantidad de clorofila, menos cantidad de rubisco y tasas de respiración más bajas. Las plantas colonizadoras, adaptadas a la alta radiación, tienen menos clorofila y más rubisco. Finalmente tienen unas tasas de respiración también más altas. 2) TIEMPO - Variación intraanual (estacional): Los inviernos son fríos. Los veranos son secos. En los climas mediterráneos solo llueve en primavera y algo en otoño. En el resto del año, las ETPs son bajas. - Variación interanual: perturbaciones ocasionales como por ejemplo: años de sequía. - Variacón con la edad del ecosistema: los ecosistemas más maduros tienen unas bajas tasas de producción por unidad de biomasa. Las plantas C4 están adaptadas a las altas temperaturas. En altas temperaturas disminuye su ETP, a diferencia de las C3. PRODUCCION PRIMARIA OCEANICA Hay una separación vertical entre la zona de fitoplancton y la zona de acumulación de nutrientes. La zona productora es aquella a la que le llega la luz, osea en superficie, es la zona fótica. Los nutrientes llegan hasta el punto de producción: zonas en que la distancia entre la superficie y el desinto de los nutrientes sea mínima. En zonas costeras, la repartición vertical es baja y por lo tanto la producción es mas alta. En los estuarios, hay un aporte contínuo de nutrientes, lo que hace que también aumente la producción primaria neta. En los afloramientos hay una mayor recirculación de nutrientes. Eso hace que sea más posible para mi individuo encontrar el que necesita. Por ello vivirá más. En ambientes terrestres: productores ubicados en : - zona de producción (CO2, luz): hojas - zona de descomposición (nutrientes, agua): raíces En ambientes acuáticos: separación física vertical (un gradiente de deposición de nutrientes) - fitoplancton en zona de producción (CO2, luz) - nutrientes en el fondo – recirculación… Algunos productores planctónicos tienen capacidad de flotabilidad, otros aprovechan las corrientes cuando las hay. Si la separación física es escasa entre las dos zonas, habrá mayor recirculación. Eso es típico de las zonas costeras. Las zonas más productivas estarán donde se compense mejor la separación física. Eso será donde la recirculación sea mayor. También se da en los estuarios, dado que el aporte de nutrientes terrestres es relativamente continúo. En los afloramientos de corrientes se da también la recirculación. La eutrofización de embalses es consecuencia de la captación de cursos de agua que redirige los nutrientes hacia los embalses, desviándolos de sus destinos normales que son los estuarios. Eso hará que el número de productores en los estuarios disminuya mucho. Finalmente el número de consumidores disminuirá también. En conclusión, ciertas actividades económicas como la pesca disminuye muchísimo. Pero no solo desde el punto de vista económico, sino también ecológico/ evolutivo. Eso ocurre mucho en el Nilo, con la represa de Asuán. Además el arrastre de nutrientes también impide la formación de playas, con lo cual se modifica también la dinámica litoral. FACTORES QUE CONTROLAN LA PRODUCCION PRIMARIA La cantidad de mo que se produce a partir de un elemento fijado determinado, en sistemas acuáticos, parte es exportada y parte es aprovechada. La parte explotada es la extracción, la exportada es la que se hace disponible para otros niveles. La producción nueva depende siempre de nuevos nutrientes dado que la materia orgánica que es producida puede ser reutilizada en el momento de la muerte por consumisión. Pero la mineralización de esos componentes orgánicos se da en el fondo, por lo que el establecimiento del ciclo requiere la recirculación de nutrientes. Los máximos de producción primaria se producen fundamentalmente en las zonas cercanas a las costas. En esas zonas, no es tan importante la temperatura y la precipitación como en los sistemas terrestres, sino que fundamentalmente lo que importa es la distancia escasa entre el productor primario y los nutrientes (alta recirculación) o donde haya afloramientos de nutrientes profundos. Las zonas de océanos profundos son desiertos desde el punto de vista de la producción. ¿Por qué? Porque no se logra generar la recirculación de nutrientes dada la distancia tan grande entre los productores y los recicladores. La superficie de las zonas costeras es 10 veces menor que la de océanos abiertos. Pero la producción es muchísimo menor frente a las zonas costeras. En los afloramientos, la producción aumenta hasta 6 veces con respecto a los océanos. Según el tipo de lagos, cuando hay una alta concentración de nutrientes, hay producciones muy elevadas (oligotrofía), mientras que en las zonas oligotróficas la producción es mucho menor. TEMA 8 – PRODUCCION SECUNDARIA – herbívoros, carnívoros y descomponedores Son los organismos que usan el aporte energético de los productores primarios. Los conceptos de Respiración, la Producción Secundaria Bruta y la Producción secundaria Neta se aplican también para este nivel. La eficiencia ecológica es la división entre lo que los productores secundarios hacen disponible para los consumidores terciarios y lo que los productores secundarios tienen disponible desde el nivel inferior, es decir la Producción Primaria Neta. Eficiencia Ecológica: PNn/PNn-1 PPN ---------- PSB ----------PSN \ \ Respiración y Desechos EL DIA DEL DOCUMENTAL – cambio climático, etc. – “los secretos del clima” FALTA UNA CLASE EFICIENCIAS DE LOS CONSUMIDORES Eficiencia de explotación: cantidad de energía que queda disponible para un nivel que es consumida en el siguiente nivel. Si bien puede ser variable o extraordinariamiente pequeña, los descomponedores se ocupan de lo que no puede consumirse. Eficiencia de asimilación: pone en relación la cantidad ingerida y la cantidad que se asimila. La parte que no es asimilada es de la que no se puede extraer energía. Cuando la calidad del alimento es buena desde el punto de vista energético, la eficiencia de asimilación es mayor (se puede asimilar más cantidad). Eficiencia de Producción Neta: pone en relación la parte asimilada con la parte dedicada a mantenimiento basal y la parte dedicada a producción neta. Los consumidores de los niveles siguiente solo se benefician de la producción neta. Los termorreguladores tendrán EdA altos pero EdPN bajos (homeotermos). Los poiquilotermos tendrán EdA normales, pero EdPN mucho más altos. o Eficiencias de asimilación altas en general en mamíferos o Eficiencias de asimilación bajas en general en serpientes Eficiencias de producción bruta: representa el crecimiento a partir de lo ingerido. Esto es, la eficiencia global de la producción de biomasa dentro de un nivel trófico. Los homeotermos tendrán EdPB menores a 5 %. Los poiquilotermos las tendrán entre 5y 15%. Si intentamos relacionar la EdPN y la EdA tendremos las curvas de EdPB. Los que tienen EdA altas, tendrán EdPN bajas. Las EdA bajas tendrán EdP altas, en general. PERO NO SIEMPRE. O sea que el valor que realmente te pone en concreto las cosas es la EdPB. Hay que poner en concreto todos los valores - - - PB = Ingerido + No ingerido (a los descomponedores) Ingerido = Asimilable + No Asimilable (EdA = A/I) Asimilado = Producción Neta + Respiración (EdPN = PN/A = PN / PN+R) (EdPB = EdA . EdPN = PN / I) MAMIFEROS INSECTIVOROS: R elevada, PN muy baja reducida (comen insectos) - EdPN es baja OTROS MICROMAMIFEROS: AVES: OTROS MAMIFEROS: PECES E INSECTOS SOCIALES: INVERTEBRADOS e INSECTOS NO SOCIALES: R baja y PN alta por lo tanto EdPN es alta Eficiencia Ecológica: Porcentaje de Energía transferida desde un nivel trófico al siguiente. EE = Producción del Consumidor / Producción de la Presa En general la EE en los saltos está entorno al 10% (regla del 10%) entre un 5 y un 30%. Siempre se calcula desde el nivel n hasta el n+1. Se calcula haciendo La Eficiencia Ecológica del ecosistema será la media de las eficiencias ecológicas de todos los pasos. REPASAMOS UNOS CONCEPTOS A = PN + Respiración PN = Crecimiento + Reproducción (todo lo encaminado a aumentar la biomasa) R = Desplazamiento + Metabolismo basal (lo que no aumenta la biomasa) De la PPN, una parte es Ingerida, una parte de la I es Asimilada. De esa Asimilada hay parte que sirve como PN y parte sirve en forma de R. Los Homeotermos tienen un alto gasto de R por la necesidad de termorregulación. En general son buenos y tienen altas eficiencias de asimilación. Pero eso es variable ya que depende de qué coman (insectos, hierbas u otros mamíferos). Los Poiquilotermos pueden dedicar a PN más masa, ya que sus tasas de respiración son menores. Es por eso que tendrán en general EdPN más altas. Los alimentos muy buenos serán los más energéticos y los que permitan tasas de asimilación buenas, es decir EdA buenas. Las tasas de producción primaria en cambio están relacionadas. CONSUMIDORES EN EL SUELO Y EN LA SUPERFICIE La producción primaria subterránea es muy similar a la producción de superficie Los consumidores de superficie primarios consumen muy poco de la energía total que hay en producción primaria de superficie. Mucha energía queda disponible para descomponedores. Los consumidores subterráneos como los nematodos y artrópodos consumen mucho más sobre el total de la producción primaria subterránea. En cuanto a consumición secundaria, es mucho mayor la tasa en superficie que en subterráneos. En una pradera de pastos altos, de 1300 se consumen 11 unidades en superficie. De 3800 subterráneas se consumen 150 unidades por nematodos. Luego más o menos se consume un 10% en la consumición secundaria. En una planicie de hierba corta más parecidas a las españolas, el presupuesto energético de la PPN es de 570. La PSN es de 2,28. Si comparamos las EdPN encontramos que es menor en la pradera de hierba corta. Eso fundamentalmente es porque hay menos biomasa vegetal absoluta en la planicie de hierba corta. En niveles de eficiencia normal, de 1500 kcal/m2/año de PPN, debería haber 150 kcal/m2/año en PSN. Si tenemos 500 kcal/m2/año de PPN, tendremos 50 kcal/m2/año de PSN. Las proporciones Consumo de superficie / Consumo suberráneo dependerá del pastoreo que se produzca en superficie. En zonas sin pastoreo habrá más consumidores subterráneos. En zonas con más pastoreo, como la planicie de hierba corta, tendremos menos consumidores subterráneos. Eso hará que la disponibilidad de energía para descomponedores sea mayor en el ambiente subterráneo si hay pastoreo. Finalmente tendremos más descomponedores de subsuelo en suelos pastoreados. OJO! Esto siempre es considerando las proporciones. PPN consumida por herbívoros: Bosques templado – 2 a 7 % Bosques Praderas – 15-30 % Afloramientos – 35% Océanos – 40 % O sea que la mayor consumición primaria está en los océanos y sistemas acuáticos como afloramientos. O sea que los descomponedores son menos importantes en los sistemas acuáticos. Los organismos terrestres más importantes serán los detritívoros y los descomponedores en cuestiones de energía. Hasta el 40% de la energía en algunas zonas serán destinadas a descomposición. La PN es consumida por consumidores de niveles superiores y descomponedores. LOS DESCOMPONEDORES son los organismos que convierten materia orgánica en materia mineral. Son los que cierran el ciclo. La mayor parte son bacterias y hongos microscópicos. Algunos pocos organismos como nemátodos y gusanos realizan primero una destrucción de materia orgánica y que tienen bacterias descomponedoras simbiontes en el tracto digestivo. Por eso en un organismo tenemos descomposición y consumición a la vez. Entra materia vegetal y sale todo en forma de materia mineral. LA CADENA DE LOS DESCOMPONEDORES Ellos se alimentan de detritos y sobre ellos puede depredar alguien que sería un carnívoro. LA CADENA DE HERBÍVOROS Ellos se alimentan de productores primarios y sobre ellos depredan los carnívoros. EL BUCLE MICROBIANO La existencia fundamentalmente en sistemas oceánicos de un bucle trófico. Los productores oceánicos son abundantes productores fitoplanctónicos. Una cianobacteria genera como residuos materia orgánica disuelta (MOD). Esa MOD es utilizada por los descomponedores que la convertirán en materia mineral para alimentar nuevamente a los productores. Pero sobre los descomponedores depredará la microfauna depredadora. Sobre ellos otra vez actuarán los carnívoros depredadores. Pero la MOD también alimenta a bacterias consumidoras heterótrofas. Esas bacterias también alimentarán la microfauna depredadora. Además, la MOD provendrá de todas las bacterias, desde las cianobacterias del principio hasta los heterótrofos y los otros fotoautótrofos y algunos protozoos. Esa inserción de un nuevo nivel trófico de las bacterias heterótrofas ha originado una revolución en el estudio de sistemas tróficos oceánicos originando el llamado bucle. UNIDAD TEMÁTICA 9 – CADENAS Y REDES TRÓFICAS PROBLEMA DE EXAMEN – el ejercicio de Lindeman Hicimos un ejercicio…debemos hacer ahora los cálculos… Conclusiones: el próximo día… Qué es una cadena? Serie de etapas en la que los organismos comen y son comidos, permitiendo un flujo de Energía. Los niveles superiores dependen en primer lugar de la cantidad de energía que pueden fijar los productores primarios. Y dependen de las eficiencias de mantener paquetes energéticos que puedan transferirse a niveles aún más altos. Cuanta mayor producción neta y mayor eficiencia ecológica, mayor será la amplitud que tenga la cadena. Todos los niveles aportan energía a los detritos, es decir a lo que nosotros llamamos la cadena trófica de los descomponedores. Lo primero que podríamos pensar es que no son tan lineales como tradicionalmente se han visto. En realidad suelen ser más complejas. Un organismo puede compartir una presa y un depredador. Un mismo organimos puede ser presa de un organimo en un nivel aparentemente superior, pero puede que también sea depredador. Ej: un zorro rojo es un organismo que es capaz de depredar en varios niveles tróficos. Puede depredar sobre micromamíferos como un carnívoro. Pero también puede depredar sobre los productores primarios. Por ello las redes tróficas se acomplejan mucho. Incluso a veces se dan relaciones internas de canibalismo!!! Eso supone mucha dificultad en el estudio de redes tróficas. Una red no es más que el plano de una ciudad. Uno sabe como se puede mover a través de las flechas y así seguir la energía. Pero eso es demasiado complejo. Por eso solamente en sistemas pequeños y estables se pueden estudiar estas redes tan complejas que se dan en Si el sistema es muy complejo hay que establecer prioridades y linealizar un poco las cadenas volviendo otra vez a la cadena de los herbívoros y los descomponedores. La cadena de herbívoros se inicia con productores primarios. La cadena de descomponedores tira de los detritos que producen absolutamente todos los niveles. Luego los carnívoros depredan tanto sobre descomponedores como sobre herbívoros. Así se puede para un sistema definir un escalón y los individuos que pertenecen ahí e interrelacionar los escalones acomodándolos a las cadenas tróficas clásicas. Esto no es más que una simplificación mediante la agregación de los individuos en niveles debido a similitudes metabólicas y nutricias. RECOPILANDO: Aspectos estructurales de un ecosistema: - Nº de niveles tróficos (si es grande, el sistema tiene una gran eficiencia ecológica y un elevado tiempo de residencia) - Importancia de la cadena de descomponedores - Importancia de la cadena herbívora - Biomasa acumulada - Reciclado de nutrientes Si quisieramos sacar conclusiones de un ecosistema, debemo analizar sus aspectos estrcturales. Si la Eficiencia Ecológica disminuye, aumenta la importancia de la cadena de descomponedores. Eso se veía en el ejercicio que hicimos! Los descomponedores se llevaban el 75 u 80 % de la PPN al final de toda la cadena!!! Si la eficiencia aumenta, aumenta la importancia de la cadena de los herbívoros. Si el tiempo de residencia es alto, la biomasa acumulable es grande. Si el tiempo de residencia es bajo, la biomasa acumulada es menor!! Si hay una gran importancia de la cadena de descomponedores, quiere decir que se está remineralizando una gran cantidad de sustancia. O sea que el tiempo de residencia es bajo y la tasa de renovación es alta. Si el tiempo de residencia es bajo, entonces la eficiencia ecológica es baja y por lo tanto la cadena trófica será pequeña. Conociendo entonces algunos datos numéricos sobre el ecosistema….se puede hacer un análisis y saber cuan larga podría ser la cadena trófica y ver la importancia relativa de cada cadena. CONCLUSIONES GENERALES PARA EL ANALISIS DE ECOSISTEMAS La EdA aumenta en los niveles troficos superiores La EE oscila entre 5 y 30 aunque tiene una media de 10 La EE en la tierra suele ser menos que en el agua Debido al descenso en la energía que discurre por la cadena trófica y por lo tanto de la EE, los organismos que están en la base son más abundantes que los organismos de niveles tróficos superiores NUNCA PUEDE HABER MAS ENERGIA EN UN NIVEL SUPERIOR QUE EN UNO INFERIOR SI PUEDE HABER MAS BIOMASA EN UN NIVEL SUPERIOR QUE EN UNO INFERIOR, SOBRE TODO SI LA TASA DE RENOVACION ES ALTA Las pirámides de números de organismos y las pirámides de biomasa (peso seco, valor calórico) son las de Elton. Esas pueden tener el primer escalón invertido, con menor anchura que los escalones superiores. Pero las pirámides de energía nunca pueden dejar de ser pirámides. Las pirámides numéricas están influidas fundamentalmente por el tamaño. Si los organismos son pequeños, el potencial numérico es mayor. Entonces, para hacer un análisis de un m2, tenemos que contar muchos copépodos, pero pocas vacas. O sea que en las pirámides numéricas se trabaja con números muy difíciles y engorrosos. PIRAMIDES DE BIOMASA Típicamente disminuye la cantidad de biomasa de un nivel a otro, aunque no siempre. En un sistema forestal, se coloca en una escala logarítmica la biomasa en peso seco y se divide la pirámide en ecosistema de superficie y ecosistema en profundidad. Es un ejemplo típico. En qué tipo de ecosistemas nos podemos encontrar el primer escalón invertido? En aquellos que tengan tasas de renovación altas. Además, estos tendrían tiempos de residencia bajos y una eficiencia ecológica alta. Sabana: El primer nivel es enorme en biomasa. De lo que va al siguiente nivel, los descomponedores se llevan casi todo. En el último nivel, queda muy muy poca energía. Ahí los tiempos de residencia son más altos. Nunca encontraríamos una pirámide invertida. Ahí podemos decir que tenemos una baja eficiencia ecológica. Generalmente, niveles cada vez más superiores tienen también tiempos de residencia más altos. Pero no siempre. Ejemplo: bosques… Cambios importantes en las tasas de renovación de los niveles inferiores generan alteraciones amplificadas en los niveles superiores. Casi todo el ecosistema está interrelacionado y depende de esas tasas de renovación basales. Normalmente, no hay más de 4 niveles tróficos. En bosques suele haber de 3 a 5. En el océano hay entre 5 y 8. En las praderas suele ser 4. En los bosques tropicales suele haber 3 niveles. En la plataforma costera solemos tener 5. Si relacionamos el número de niveles, con la PPN, las tasas de renovación primarias, etc…podríamos investigar y saber con qué ecosistema estamos… TEMA 10 – CICLOS BIOGEOQUIMICOS Hasta ahora estuvimos viendo los flujos de Energía…desde un punto de vista termoquímico y termodinámico. Pero, ¿qué pasa con la materia? La materia es el vector a través el cual discurre la energía. El CO2 es fijado usando energía fotónica por ejemplo. Luego, en el gasto de materia orgánica se libera energía nuevamente y el CO2 vuelve a desprenderse en la respiración. Esto forma un ciclo biogeoquímico entre la planta y la atmósfera. La energía fluye por el ecosistema siguiendo las leyes TD Los nutrientes circulan en el ecosistema en ciclos que conectan los organimos y el ambiente físico (en la remineralización). Cada elemento y nutriente tiene su vía singular. A veces los factores biológicos son menos importantes que los geoquímicos. PROCESOS ASIMILADORES (biológicos) Aquellos por los cuales un elemento inorgánico se transforma en orgánico. Por ejemplo: la fotosíntesis. Consumen energía. PROCESOS DESASIMILADORES (biológicos) Aquellos que cambian el elemento de forma orgánica a inorgánica. Eso fundamentalmente lo hacen los descomponedores. PEj: Respiración Desprenden energía. PROCESOS NO BIOLOGICOS (físicos) El ciclo del fósforo es esencialmente sedimentario. Entra por meteorización al ecosistema!!! Las tormentas eléctricas y la sedimentación son también procesos que transforman cosas como el nitrógeno o el azufre atmosférico. La sedimentación extrae y secuestra nutrientes del ecosistema. La meteorización mete energía y nutrientes al ecosistema. REACCIONES DE OXIDACION REDUCCION La oxidación libera energía y aporta electrones La reducción acepta electrones y requiere energía para producirse. La Energía proviene normalmente de procesos acoplados. Algo reducido se oxida y algo oxidado se reduce. Obviamente en ese paso, algo de la energía se desprende. Así se construyen las vías metabólicas. Se establecen ciclos de compuestos de alta energía y de baja energía. En cada paso de un nivel al siguiente en las rutas metabólicas se pierde energía y algo de la energía fijada viaja al siguiente nivel. CICLOS BIOGEOQUIMICOS QUE VAMOS A ESTUDIAR 2 TIPO BASICOS: - GASEOSOS: tienen su reservorio en la atmósfera – son el del nitrógeno y oxígeno y el del carbono. Pueden encontrarse también como gases en disolución. Entonces los océanos son atenuadores y aceleradores de los ciclos gaseosos. Considerarlos en estos ciclos es importante. Esto además les confiere una importancia planetaria y global. - SEDIMENTARIOS: tienen su reservorio en rocas o minerales del cual son extraidos por procesos no mediados, fundamentalmente procesos de meteorización y disolución. Como el reservorio es una roca, su importancia planetaria es relativamente menor. Por ello se dice que tienen un carácter fundamentalmente local. Veremos sobre todo el del fósforo como ejemplo. El ciclo puede tener un carácter relativamente local, o puede entrar en etapas de secuestro en las que permanece mucho tiempo fuera del ciclo. Pero en algún momento, por meteorización o lo que sea…volverá a entrar en el ciclo. EL CICLO DEL CARBONO (libro: Rickleffs) ASIMILACIÓN- es la etapa clave en que se pasa de carbono inorgánico muy oxidado al carbono reducido, el orgánico. Eso necesita energía. La energía viene inicialmente de la radiación. REACCIONES BIOLOGICAS Fotosíntesis: reducción del carbono Respiración: oxidación del carbono Metanogénsis: en anaerobiosis – ganancia de energía La Fotosíntesis utiliza CO2 y lo lleva a CH2O. Se pasa de valencia +4 a valencia +0. En la respiración se vuelve a pasar a CO2. Eso es un ciclo. Parece simple ¿no? Pero las bacterias pueden tomar el CO2 o CH2O y producir metano. Ese metano se pierde hacia la atmósfera donde parece que se secuestra. Sin embargo en determinadas circunstancias ese metano puede consumirse y devuelve CO2. Un productor primario hace la fotosíntesis. Ese Corg puede consumirse por animales y ahí ser respirado. O esos animales pueden incorporarse por otros consumidores que a su vez serán los que respirarán. Todos los organimos son maquinas que consumen Corg y respiran dando CO2 atmosférico. Eso es un sistema terrestre. Pero en el agua es diferente. El CO2 llega al océano por difusión en un intercambio con la atmósfera. Además, la materia orgánica, al caer y difundir en el agua puede sedimentar en forma de materia orgánica. Pero también el carbono del agua puede reaccionar y transformarse en carbónico y de ahí pasar a formar sales que pueden precipitar, sedimentar y formar rocas. Cuando el CO2 disuelve en agua puede reaccionar y pasar a formar Acido Carbónico. Todo el proceso es muy lento. Una vez en forma de ácido, rápidamente reacciona hasta dar lugar al ión bicarbonato. Ese ión puede precipitar en unión con un ión positivo formando una sal. Eso hace que la cantidad de CO2 en el agua descienda. Los iones calcio pueden venir por ejemplo de la disolución de caparazones de moluscos, o por el aporte de sistemas terrestres o por la recirculación de nutrientes inorgánicos que están sedimentando en el fondo. EN RESUMENt….EL EQUILIBRIO CARBONICO CARBONATO TIENE LA POSIBILIDAD DE SECUESTRAR CARBONO DEL SISTEMA ACUATICO Así hará que el gradiente de difusión hacia el agua desde la atmósfera exista y no haya un flujo neto nulo de CO2. Pero el CARBONATO CALCICO NO PUEDE DISOLVERSE!?!?! Sí….pero requiere CO2…la reacción reversible es la siguiente: CaCO3 + CO2 + H2O --------- da--------- ión calcio + 2 de ión carbonato Si tenemos entonces altas concentraciones de CO2, el CaCO3 que se forma se disuelve rápidamente. Eso ocurre en ambientes con mucha RESPIRACION! Si tenemos bajas concentraciones de CO2, el CaCO3 se secuestrará sin posibilidad de disolución. Eso ocurriría fundamentalmente cuando hay mucha FOTOSINTESIS!!! Entonces la fotosíntesis no solo consume CO2 para fijarlo en forma orgánica sino que también ayuda para que se sedimente y se secuestre. Globalmente lo que logra es que haya un gradiente claramente dirigido hacia el océano de CO2. Pero en los últimos 200 años, el CO2 antropogénico atmosférico ha aumentado. Como consecuencia se ha producido una mayor de carbonato cálcico y mayor producción de ácido carbónico. Eso ha hecho que el agua se acidifique unas cuantas unidades. La acidificación de los océanos es producto de que se produzca más disolución de carbonato cálcico. Pero además disminuye la cantidad de carbonato cálcico disponible para organismos que utilizan caparazones minerales como los moluscos. Si la concentración atmosférica de CO2 fuera igual a la del océano, habría entrada de CO2 al océano? SIII CLARO QUE SII!!! Porque hay biosecuestro de carbono que termina en sedimentación de material orgánico, porque hay constante producción de CO2 antropogénico y porque el ciclo Ademas el CO2 sedimentado orgánicamente en los océanos es difícil que vuelva a ascender hasta la superficie, por lo tanto es un secuestro duradero. O sea que hay una Bomba biológica del Carbono que extrae CO2 atmosférico y lo sedimenta en forma orgánica en los fondos oceánicos. Los cálculos más recientes están en Science, 2004. En los últimos 200 años ha habido un incremento de unos 244 Petagramos (10E18) a partir de emisiones por quema de combustibles fósiles y producción de cementos. Solo 165 han ido a parar a la atmósfera. ¡Pero el resto, ha ido a parar a los océanos! En los últimos 20 años el incremento fue de 117 Pg. Pero de eso, solo 37 Pg fue a parar a los océanos. O sea que la capacidad amortiguadora del aumento del efecto invernadero de los océanos está disminuyendo ya que no es ilimitada. En resumen, la cantidad de CO2 antropogénico que hay acumulándose en la atmósfera estará incrementando. Además, la deforestación genera unas 2 gigatoneladas de CO2 atmosférico. La quema de combustibles produce unas 5 Gt al año también. Pero la bomba biológica mete en los océanos 2 Gt al año. Además, el incremento positivo anual en la atmósfera es de 3 Gigatoneladas. Pero si producimos 7 Gt y la bomba mete 2 y el incremento es 3…..ME FALTAN 2 GIGATONELADAS!!!!! Bueno….hay ideas sobre donde pueden ir a parar…pero todavía la comunidad científica no sabe donde están llendo a parar!!!! Las dos ideas más importantes son: Incremento de la fijación forestal. La bomba biológica tiene mayor capacidad de la que se le confiere con los cálculos actuales. El secuestro de CO2 en hormigones de alta cantidad de burbujas de aire por las construcciones humanas. EL CICLO DEL NITROGENO El N2 es muy abundante en el aire…pero es inerte. Y así no es aprovechable para la vida por la mayor parte de los organismos. Por ello necesita fijación para que pueda ser aprovechado por todos los seres vivos, que por otra parte tienen una constante necesidad por nitrógeno orgánico. Hay dos tipos de fijaciones: la fijación química (procesos muy energéticos en la atmósfera) y la fijación biológica. FIJACION DE ALTA ENERGIA QUIMICA Se produce fundamentalmente con fenómenos como la actividad volcánica o tormentas de rayos eléctricos. Eso puede formar nitrógeno orgánico o dióxido de nitrógeno. A través de la lluvia, se puede depositar unos 8 o 9 kg de nitrógeno por hectárea por año. Esos son los valores máximos. En zonas sin rayos y sin mucha actividad volcánica, encima sin lluvia, como Madrid…es algo menor. FIJACION ORGANICA Las cianobacterias y las bacterias como las del género Rhizobium pueden fijar entre 100 y 200 kg de nitrógeno por hectárea por año. La Spirulina es una cianobacteria que en algunos casos puede permitir fijar unos 80 kg de. Pero no solamente las simbiontes como Rhizobium pueden fijar, sino también algunas bacterias libres como Azotobacter. Para convertir 1 gramo de N, a Rhizobium le cuesta 10 gramos de glucosa como coste energético. Para un organismo de vida libre fijador, como Azotobácter, 1 gramo de N requiere 100 gramos de glucosa. Es decir que es más conveniente ser simbionte para ser fijador de nitrógeno. La capacidad de fijación de organismos como Rhizobium con las leguminosas es la más importante. Pero también puede fijarse con árboles. El nitrógeno vuelve a su forma mineral orgánica cuando se descomponen los organismos que lo tienen incorporado en sus estructuras biológicas. Por eso la cosecha completa, realmente lo que hace es eliminar el nitrógeno del suelo. Por ello se usan hoy en día abonos nitrogenados. Pero antiguamente se utilizaba el barbecho que era un cultivo de leguminosas que se daba entre dos cosechas sucesivas. Las leguminosas luego se eliminaban y se dejaba que nitrogenaran naturalmente el suelo. El arrastre de nitratos producido por corrientes de agua y lixiviación es mucho mayor. Por eso, el nitrógeno abonado, que simplemente se coloca en el suelo antes de la siembra, es más fácil que se lixivie y pase a napas subterráneas. Mientras tanto, la colocación de nitrógeno natural en el barbecho es más eficiente y casi todo el nitrógeno que se coloca queda como disponible para los cultivos posteriores, con un mínimo de pérdidas por lixiviación. FALTA UNA CLASE CICLO DEL FOSFORO Es un nutriente limitante sobre todo en sistemas acuáticos. Es esencial para muchas moléculas biológicas como los nucleótidos. En organismos está 100 veces menos frecuente que el carbono. Está en forma inorgánica en la piedra denominada apatita. Aquella parte de nutrientes que está mineralizándose por los descomponedores para hacerse disponible para los propios microorganismos se llama inmovilización. En el momento en el cual los descomponedores ya satisficieron sus necesidades de mantenimiento, la cantidad de inmovilización se reduce y la mineralización se mantiene. Por lo tanto de repente, habrá una mineralización que será DISPONIBLE para las plantas. Esto es importante e igual para todos los nutrientes, pero más para el fósforo ya que es más limitante y SOLO se hace disponible a los superiores mediante la mineralización de los descomponedores. Esas bacterias fosfatizadoras darán lugar entonces al Pi disponible. Parte será asimilada por las plantas, parte será transformada en compuestos no aprovechables. Parte se inmobilizará en MO de microorganismos. Parte será lixiviada hacia medios acuáticos. Esa parte es muy importante dado que para el nivel siguiente habrá un presupuesto menor de fósforo. Además solo una parte será utilizada por las plantas y disponible para los organismos superiores. En cada paso entonces se va lixiviando un tanto, se va inmovilizando o secuestrando otro tanto y muy poco va quedando para el futuro. Por ello cada vez hay menos para los productores primarios. En algún momento no quedará nada para los productores primarios. Es ahí donde tenemos una fase donde la inmovilización es superior a la mineralización disponible. Y ahí ya la cagamos… En pHs bajos, se forman quelatos de fósforo, aluminio y hierro y forma compuestos no aprovechables. En pHs altos, forma compuestos con el calcio (fosfato de calcio) que son igualmente no aprovechables. O sea que el sistema necesita para mantenerse un aporte constante de fosfato. Eso se consigue por deposición constante de material erosionado de apatita por ejemplo y otras rocas minerales. Es poco pero por eso se dice que es muy limitante. En medios acuáticos tendremos entonces 3 tipos de fósforo: el Pp (particulas), el Po (orgánico) y el Pi (inorgánico). La inmensa mayor parte de lo que llega será sedimentado y se secuestrará en un 95% en rocas. Esos son verdaderos sumideros. O sea que el fósforo es aún más limitante en medios acuáticos. A partir de rocas, por explotación minera y por procesos erosivos, el fósforo entra a formar parte del ciclo en forma de fosfatos disueltos. Eso va a las cadenas. Los organismos muertos darán lugar a fosforo orgánico que puede remineralizarse por descomponedores. Otra parte será lixiviada o sedimentada. Así se pueden hacer secuestros más o menos largos. Los afloramientos pueden volver a sacarlos a superficie para recomenzar el ciclo. Hay aportes excesivos de fósforo a través de fertilizantes. Cuando esos aportes son tan excesivos, una parte muy importante se inmoviliza o forma compuestos no aprovechables. Otra parte muy importante se extraerá en la cosecha. Muy poco queda en el suelo con lo cual Además hay un carácter añadido que es que hay muchísimo lixiviado. Eso puede generar blooms de productores primarios en sitios eutrofizados. Y hay algo más. Las excretas de los organismos tienen unas tasas de fósforo muy altas. En las aves, el guano es un material de abonado natural con mucho fósforo. Por eso es importante proceder al depurado de las aguas residuales. Los tratamientos primarios que son los típicos apenas llegan a eliminar el 30% de lo aportado. Con lo cual el 70% del fósforo acaba finalmente en los sistemas acuáticos. A partir de ahí es muy difícil el tratamiento. Las grandes urbanizaciones entonces llevan a que haya aportes muy intensos y peligrosos de fósforo en los sistemas acuáticos. EL CICLO DEL AZUFRE El esquema argumental es el mismo que antes. Es un elemento necesario en los procesos vitales. Tiene muchos estados de oxidación. Tiene muchísimas vías de metabolización. Habrá entonces muchas reacciones. El ciclo además es muy complejo porque puede estar en fase sedimentaria o en fase gaseosa. Se comporta entonces un poco como el carbono y otro poco como el fósforo. Puede encontrarse en depósitos orgánicos o minerales. Entra por descomposición o por erosión del material sólido. Entra por el ciclo del agua formando soluciones salinas de sulfatos normalmente. Las fases sedimentarias tienen una característica más local que los ciclos gaseosos aunque evidentemente contribuyen a los ciclos globales. Pero la importancia global de las fases gaseosas es mayor. Entonces es la fase gaseosa del azufre la que tiene una influencia planetaria clave. Un azufre enviado a atmósfera puede influir en cualquier parte del mundo. Una fábrica en el Rin puede producir lluvias ácidas en Japón. En fase gaseosa hay generación por tres cosas: - Combustión de Combustibles fósiles (no natural) - Vulcanismo - Biogeneración oceánica por algas: sulfuro de dimetilo (DMS) – lo usan para mantener la flotabilidad. - Gases de la descomposición (SH2) Pero también hay producción La fase atmosférica es interesante por dos reacciones. El SH2 se convierte en SO2 y S elemental y agua reaccionando con oxígeno. El S elemental precipita en forma sólida y forma yacimientos de S. El SO2 con agua puede generar sulfúrico y sulfatos. Los sulfatos son arrastrados a sistemas terrestres por la precipitación. Así compensa por las perdidas de lixiviados exactamente como ocurría con el fósforo. La fase biológica de asimilación es el eje. Los sulfatos son incorporados por bacterias y plantas entrando en las cadenas tróficas. La excreción y la muerte permiten a los descomponedores la remineralización que se da en forma de sulfuros y sulfatos. Cuando se generan sulfuros, entran en el juego unos microorganismos que usan el SH2 como donador de electrones en vez de al agua (fotoautótrofas del azufre). Generan así sulfitos y sulfatos nuevamente. El género Thiobacillus es clave. Hay otros microorganismos que también usan el sulfato como aceptor de electrones (reducción desasimiladota de azufre) y que generan sulfuros en consecuencia. Los aportes de dióxidos por combustión del carbón dan lugar a un incremento del SO2. Reacciona con el agua y genera de manera sucesiva sulfatos. Eso está catalizado por la luz. En condiciones normales el SO2 sería escaso en la atmósfera. En condiciones artificiales sin embargo, por quemas de combustibles, se aumentanotablemente. Eso puede generar lluvias con presencia de sulfatos peligrosos. En el mundo desarrollado, el 90% del dióxido de azufre es de origen antrópico. El 70% del azufre de origen antrópico es de centrales térmicas (más que la automoción o las industrias). Al contrario que en el nitrógeno que se producía sobre todo por quema de combustibles de automóviles. Cuanto mayor contenido de azufre tiene el carbón, peores son las consecuencias. La lluvia ácida que se genera a partir de la entrada de dióxidos en la atmósfera. En el azufre, hay una diposición seca. En una primera fase reactiva se genera So que puede reposicionarse. Pero lo más peligroso es cuando se producen reacciones que dan lugar a sulfatos como en el caso del nitrógeno se pueden formar nitratos. Qué efectos tiene la Lluvia ácida? La generación de óxidos de nitrógeno y azufre genera en un primer paso azufre que normalmente a poca distancia del centro emisor se deposiciona. En el agua de la atmósfera se dan reacciones que llevan a la formación de NO que puede ser peligroso para la capa de ozono, ácido nítrico, ácido sulfúrico, amoníaco y ácido sulfuroso o nitroso. Las consecuencias globales cuales son? El nitrógeno tiene unos efectos acumulativos, pero no solo están los del nitrógeno. También están los del azufre que tiene efectos muy directos y no acumulativos. El nitrógeno producía en todo caso sobrecrecimiento. El azufre puede llegar a irritar y generar alergias mortales en el tracto respiratorio atacando sobre todo los tejidos pulmonares. En las plantas, se dan efectos locales por incorporación de SO2 atmosférico. Esa absorción estomática dá lugar a ácido sulfúrico dentro de la planta. Eso produce decoloración, defoliación y reducción del crecimiento de plantas. También puede producir la muerte. En lejanía, se dan efectos más drásticos: la quema directa por disminución del pH del agua de lluvia que puede bajar desde 6 (lo normal por la presencia de carbónico) hasta 3. Además hay unos efectos a largo plazo como la facilitación del lixiviado de nutrientes, la liberación de elementos tóxicos (Al y Mg) y que pueden producir quelatos malos. También por la precipitación y lixiviación de P. TEMA 11 – RELACIONES ORGANISMO AMBIENTE Hasta ahora vimos todo como si las condiciones a las que se enfrentan los organismos fueran estables. Pero no hemos visto todavía las interacciones organismo-ambiente. No nos hemos planteado hasta ahora el marco dinámico en el que se mueven los organismos. En definitiva, los organismos están constantemente ante un medio que cambia. Sin embargo deben responder a los cambios que continuamente les está provocando el medio en el que viven. Esa posibilidad de adaptación es dependiente de si las condiciones son más o menos variables. Esa adaptación entonces se produce dentro de unos rangos. Habrá organismos más adaptables y otros menos adaptables para cosas como la reproducción o la nutrición. Si las condiciones varían, por ejemplo por el desplazamiento de un organismo, los organismos tienen dos soluciones, retirarse o adaptarse a las nuevas condiciones. Ese acomodamiento son los procesos homeostáticos que garantizan el mantenimiento de las condiciones aptas para la vida siempre dentro de unas condiciones. Si el rango de condiciones ante las que puede responder un organismo es pequeño, habrá menos posibilidades de responder. El proceso homeostático es un proceso de retroalimentación negativa. Si hay un cambio, el organismo intenta invertir el cambio ambiental. Si de repente hace más frío, el organismo desencadena su fisiología para aumentar la temperatura interna de manera que se mantenga la temperatura original, la que había antes del cambio. Ante un factor ambiental hay un efecto de reacción directa del organismo. Las termitas construyen termiteros para mantener una temperatura adecuada y fresca en el sahara. Eso lo hacen en respuesta a la acción nociva del aumento de la temperatura en el sahara de día. La acción siempre es desde el medio hacia los organismos. La reacción es siempre la modificación del medio a partir de los organismos. FACTORES QUE CONDICIONAN LA DISTRIBUCION DE LOS ORGANISMOS Abióticos o o Bióticos o o o Físicos Químicos Dispersión Comportamiento Interacciones - Si encuentra los factores óptimos, el organismo podrá aumentar su reproducción y su eficacia. Si se enfrenta con factores limitantes, su crecimiento se verá obviamente limitado asimismo. La Borderea chouardii es una crucífera muy escasa que está en los pirineos. Rquiere paredes verticales calizas que abundan en el pirineo español. Pero entonces si los factores abióticos son los correctos…¿cuál es su problema? Tiene problemas de dispersión…no puede reproducirse bien. El lince no tiene problemas de limitación de cantidad de bosque. Sus problemas son sobre todo porque le falta presa, es decir conejo. El conejo es el que cuando hay limitación de cantidad de bosque desaparece. Las zonas forestales estaban siempre mezcladas con zonas abiertas algo más altas donde habitaba el conejo. Pero ahora esas zonas están abandonadas y son tomadas por el bosque. Eso ha hecho que la reforestación disminuya la densidad de conejos. Eso añadido a epidemias del conejo en los años 80 y 90. También el lince tiene problema de dispersión. Los juveniles son muy fácilmente atropellables por coches, etc. Factores físicos de acción directa - Temperatura - Radiación - Precipitación Las plantas necesitan unos factores clave para crecer bien. Factores físicos de acción indirecta - altitud (aumenta la precipitación y la humedad, disminuye la temperatura…etc.) - latitud Eso hará que tengamos encinas abajo, roble melojo en el medio, pinares mediterráneos arriba y piornos serranos en las cumbres de 2000 metros. Eso es porque la especie que abunda en ese sitio tiene los factores ideales de crecimiento en esas condiciones elementales. La encina crece mejor en las condiciones derivadas de una altitud baja. Lo mismo sucede con las altitudes correspondientes al melojo, al pino y al piorno. Estamos hablando siempre de rangos. Son los rangos en los cuales una especie puede desarrollarse. Ese rango nos determinará, por tanto, la capacidad de un organismo de sobrevivir, de crecer o de reproducirse en función de ese factor ambiental que estamos tratando concretamente. Para la temperatura podemos encontrarnos una mayor abundancia de organismos de un tipo en un punto de temperatura concreto. Si las temperaturas son más altas o más bajas habrá menos organismos. La máxima cantidad de organismos estará marcando el OPTIMO ECOLOGICO. A partir de ahí, la densidad del organismo tiene una distribución normal con el óptimo como media. La TOLERANCIA nos marca los límites en los puntos en los que el organismo todavía puede sobrevivir. También tenemos el rango de Crecimiento que será más estrecho, y el rango de Reproducción que es aún más estrecho que el de crecimiento. Se suele intentar simplificar los procesos naturales elaborando modelos más sencillos para explicar las cosas. Pero los organismos dependen de más de una cosa. Leibig, un químico del siglo XIX, dictó una ley: la actividad de un organismo está en función del factor ambiental que se halla en valores más limitantes. Más allá de determinados puntos de un factor limitante se considera que las especies están en estrés. Pero no es lo mismo el óptimo ecológico que el óptimo fisiológico. Cuando los factores ambientales están controlados y el entorno ecológico es artificial, como por ejemplo un cactus en una maceta en casa, son más importantes los rangos fisiológicos. Cuando los factores están limitados como por ejemplo un cactus en el desierto, son más importantes los rangos ecológicos. La mejor capacidad de crecimiento de un cactus sería en casos en que la competencia es mínima y la abundancia de recursos es máxima. TERMINOS RELATIVOS A LA TOLERANCIA Prefijos: Esteno – estrecho Euri – amplio Sufijos: -halino – salinidad -térmico – temperatura - hídrico – agua -oico – selección de hábitat -coro – distribución -fago – alimentación Las especies “esteno” tienen unos límites de tolerancia más estrechos. Eso conlleva por tanto al desarrollo de determinadas características que producen especializaciones. Las especies con rangos amplios serán más generalistas. La variabilidad ambiental y la capacidad de responder a la variabilidad ambiental nos explican la abundancia y la distribución de los organismos. A mayor tolerancia ambiental, mayor posibilidad de amplia distribución. Hábitat: lugar físico en el que vive un organismo Nicho: - según Grinnell: unidad de distribución última dentro de la cual una especie se encuentra retenida por las limitaciones de su fisiología y estructura física - según Elton: función básica de un organismo en la comunidad en función de sus relaciones con las presas y los depredadores (la profesión de los organismos) - según Hutchinson (concepto moderno): espacio multidimensional que abarca todas las variables físicas y bióticas que influyen en la supervivencia, el crecimiento y la reproducción de un organismo Hutchinson dice que es un espacio multidimensional. Para la temperatura habrá un rango unidimensional para la supervivencia de la especie. Si incorporamos una segunda dimensión, como por ejemplo con humedad: tendremos un rango en forma de cuadrado de supervivencia. Si incorporamos una tercera dimensión, como por ejemplo con otra característica como el tamaño del alimento. Ahora desarrollaremos cubos y poliedros de distribución. Esos poliedros serán los nichos de la especie estudiada. Ahí estará potencialmente la especie. Si incorporamos otro eje, las cosas son muy complejas. Pero si necesitamos estudiar cientos de ejes que son los que realmente influyen en la distribución de una especie…¿cómo podemos estudiarla!!!? Se puede hacer buscando rasgos clave… podemos hacer que sea más o menos sencillo encontrar los ejes que diferencien entre especies. Evidentemente el concepto de nicho de especie lo vamos desarrollando. Los organismos entonces tienen márgenes de tolerancia diferentes para distintos factores. Así tenemos distintos nichos. O sea que incluso dentro de la misma especie tengamos varios nichos posibles. Eso podría dar lugar a ecotipos diversos para una misma especie. Cuando el rango de tolerancia es amplio, el nicho es amplio. Esos tienen más probabilidades de estar extensamente distribuidos. Normalmente algo que tiene un nicho amplio tiene una tolerancia grande para muchas cosas. Pero la abundancia no suele depender de la amplitud de la tolerancia. Tendremos organismos de amplia distribución pero baja abundancia y organismos de amplia distribución de alta abundancia. Luego también podemos tenerlos que tengan baja distribución y mucha abundancia local o de baja distribución y muy poca abundancia local. Algunas leyes: Si las condiciones no son óptimas para un factor, se pueden reducir los límites de tolerancia para otros factores también. Si los organismos no viven en condiciones óptimas para un factor concreto debe haber otro que esté actuando como limitante. En los períodos más críticos de las fases biológicas tenemos rangos más estrechos. Eso nos da lugar a organismos generalistas que tienen nichos amplios y tolerancia amplia u organismos especialistas que tienen nichos estrechos debido a una baja tolerancia. Ante las situaciones y las condiciones ambientales variables que se encuentran los organismos hay distintos tipos de reacciones: - modificación del medio - aclimatación: modificación normalmente reversible de los caracteres fenotípicos en general poco duradera (cambiar el pelaje, exfoliación…) - adaptación: o el proceso evolutivo gradualista o puntualista por el cual el organismo está más capacitado para sobrevivir en determinadas condiciones o la aparición de un carácter genético que haga aumentar la reproducción de una especie - ecotipos: porblaciones con óptimos y limites de tolerancia adaptado genéticamente El Ricotí y las Gangas son especies que tienen ecotipos. Las Gangas tienen condicionantes nutritivos. Se alimentan mucho de semillas que no tienen agua. De donde sacan el agua? Tienen que ir a bebederos. Además nidifican en el suelo. Además de los problemas por una altísima tasa de depredación por ello, durante unas semanas en que los pollos todavía no vuelan, no pueden alimentarse debido a la imposibilidad de ir a por agua. Ademas sus hábitats son abiertos y desarbolados, páramos que tienen escasas fuentes de agua. Cómo llevan el agua a sus chiquitos? En las plumas! Cargan de humedad las plumas de la zona abdominal y volando rápidamente se lo llevan a los pollos. El Quercus rubra por ejemplo tiene hojas más adaptadas a la sombra y otras más adaptadas al sol. Las que están más al sol tienen menos superficie foliar. Algunas plantas que varían en función de la altitud varían el tamaño de la misma adaptandose exclusivamente al frío que pueden soportar. Aumentan su tamaño en altitud óptima. En altitudes más grandes tienen tamaños más pequeños. Las medusas, por aclimatación pueden variar la intensidad de sus pulsaciones de desplazamiento incrementándolas en determinados rangos de temperatura. Así dependiendo de la temperatura pulsan más o menos. RESPUESTAS Dependen del factor ambiental, de las propiedades genéticas del organismo, y de la historia pasada del ambiente del organismo. RESPUESTA DE SATURACION La actividad aumenta hasta alcanzar una asíntota – intensidad de saturación Ejemplo: la actividad de incorporación de fósforo aumenta a medida que aumenta la concentración de fósforo en el medio, hasta que el sistema orgánico se satura. Ejemplo2: como aumenta la producción primaria neta en función de laprecipitación. Según aumenta la precipitación la productividad aumenta hasta llegar a un límite asintótico. Además no todos los organismos tienen la misma respuesta de saturación. Es la unión del organismo con las variaciones ambientales las que determinan la respuesta. RESPUESTA SIGMOIDEA Hasta que no se alcanza un cierto valor límite, no aumenta significativamente el número de presas capturadas hasta que la densidad de presas no es muy grande. Además si la densidad de presas sigue aumentando, los depredadores pueden saturarse y volver a llegar a una asíntota. También sucede con la temperatura y la productividad seca neta de un cultivo. RESPUESTA ÓPTIMA Pequeños incrementos en la cantidad de un factor tienen efectos positivos, pero a partir de un punto, los incrementos sucesivos tienen un efecto negativo. En realidad la de la temperatura es sigmoidea al principio, pero luego, a partir de un punto, los incrementos tienen un efecto negativo. Es producto de una superposición. Si comparamos las C3 con las C4, tendremos que por ejemplo, con la temperatura, las CAM y las C4 tienen óptimos en 30 grados, mientras que las C3 tienen óptimos en los 20. RESPUESTA UMBRAL No hay respuesta de ningun tipo hasta determinado punto en el cual bruscamente se genera el máximo de respuesta posible con una variación pequeña del ambiente. La respuesta sexual de los huevos de cocodrilo es un famoso ejemplo. La cantidad de una hormona determinante del sexo en esos reptiles se dispara en una temperatura umbral. También el número de huevos de peces que eclosionan depende de una temperatura umbral. Se da un caso inverso pero también umbral en el caso de la eclosión de los huevos del bacalao. A temperaturas más bajas que 5 grados, los huevos no eclosionan. Apartir de 5 grados progresivamente eclosionan cada vez con menos días de germinación hasta que a los 14 grados eclosionan en pocas horas. Pero a los 15 grados los huevos se joden y ya no pueden eclosionar. Es decir que se alcanzó un umbral negativo. CONDICIONES AMBIENTALES Y LAS RESPUESTAS DE LOS ORGANISMOS A LA LUZ Cobertura vegeta es muy fácil modificable para la luz. La luz es necesaria para los Primarios. En las plantas tenemos un reverso tenebroso! Cuando la cobertura es muy grande, la luz no llega a las capas más inferiores y por lo tanto en el sotobosque tendremos plantas acostumbradas a vivir con poca luz. Eso es porque los hayedos se llevan toda la luz. ¿Cómo medimos entonces esto? A través del índice de superficie foliar. Eso se podría hacer contando hojas y ubicando su posición. Es más fácil usar el índice que simplemente nos dice cuanta superficie foliar puede fotosintetizar por metro cuadrado de terreno. Cuantos más estratos halla, mayor será el índice de superficie foliar. A mayor índice, menor cantidad de luz llegará al suelo. Eso se relaciona con la Ley de Lambert-Beer. La intensidad de la luz en una altura determinada depende de un coeficiente de transmisividad de la luz y del índice foliar (que determina la absorbancia de luz capaz de desatar fotosíntesis). Donde el ISF es 0, la cantidad de luz disponible es 100%. A medida que el ISF aumenta, la cantidad de luz disponible se hace cada vez menor con una asíntota en 0. En un bosque tropical, en lo alto del dosel arbóreo (en nuestros 40 metros) tendremos una intensidad máxima. Eso porque todavía la luz no atravesó ninguna hoja! A medida que descendemos en altura aumenta el ISF no es el mismo. Se puede considerar el m2 en el suelo o se puede considerar el m2 en altura. Con lo cual el ISF irá disminuyendo a medida que bajemos en altura. En un bosque templado tendremos un ISF de 3 a 5 (llega al suelo entre el 1 y el 5 %) En un pinar tendremos 2 a 4 (llega al suelo entre el 10 y el 15 %) En un bosque tropical tendremos de 6 a 10 (llega al suelo entre el 0,25 % y el 2 %) Pero los organismos tienen que estar adaptados tanto al exceso de luz como a la falta de luz. La respuesta de los organismos suele ser óptima. Hay un óptimo denominado LSP, punto de saturación de luz. Coincide con la tasa maxima de fotosíntesis y nos indica la intensidad lumínica a la que tenemos el máximo. A partir de ahí, las plantas presentan fotoinhibición. Antes de eso las plantas están en estrés lumínico. Las plantas quieren tener Puntos de Compensación de Luz adecuados a la situación. Eso es la cantidad de fotosíntesis necesaria para tener una cantidad de respiración adecuada. Las adaptadas al sol tienen mayores PSL y PCL. Las adaptadas a la sombra tienen menos PSL y menos PCL. Es obvio. TEMPERATURA Afecta a :_ - la tasa fotosintética - el almacenamiento de energía - influye en las necesidades de agua (influyen en tasas de evapotraspiración) - influye en las velocidades de las reacciones químicas Mantenimiento de calor corporal – transferencias de calor desde el organismo al medio Todos los animales tienen un núcleo corporal que debe estar a una cierta temperatura siempre. Puede mantenerse por generación de procesos exotérmicos internos – endotérmicos en el núcleo. Puede necesitar también enfriarse. La radiación solar da lugar a energía química que puede utilizarse para generar calor. El exceso de calor puede eliminarse por evaporación. Se transluce calor latente a calor sensible. El agua pasa a vapor. Eso necesita energía y así se pierde el exceso. También para captar calor y para enfriarse hay procesos de conducción (entre sólidos) y de convección (entre sólidos y líquidos o entre sólidos y gases). Eso nos permite mover energía en cualquier dirección. Las plantas pueden tener un amplísimo rango de temperatura. En determinadas partes del sistema radicular tenemos unas temperaturas mucho más bajas que las de otras zonas. Es una consecuencia directa de la radiación pero puede tener una cierta utilidad. En Valdelatas hay una caléndula pequeña (Calendula arvensis). Es una planta temprana que aparece en febrero. Es muy curiosa porque la mayor parte de las semillas se producen por autofecundación. No tiene tan sencilla la autofecundación. Necesita ayuda por un díptero que se llama Usia aurata. Pero claro, Usia es una mosca y las moscas son poiquilotermos. Las temperaturas de vuelo estaban arriba de 24 o 25 grados. Pero la flor que es de las primeras en florecer y que es gliotrópica (gira más de 20 grados buscando la orientación del sol en el día) le ofrece a Usia el tiempo necesario hasta que consigue la temperatura de vuelo. Cuando la consigue, se va volando. O sea que la planta le ofrece una recompensa térmica en vez de una recompensa nutritiva. Cuanto más tiempo pase dentro de la flor, mejor será la autofecundación dentro de Usia. Es decir que la flor se autofecundará mejor si aloja una mosca. Y eso gracias al amplio rango de temperatura que puede tener una planta. Las mariposas hacen lo mismo. Cuando se paran en la flor, buscan la mejor relación para calentarse rápidamente y conseguir la temperatura del vuelo. O sea que la gliotropía no es exclusiva de plantas. El calor de una planta depende de muchas cosas. La tasa de fotosíntesis dependerá de la temperatura en las hojas. ADAPTACIONES DE LAS PLANTAS FRIO: - cuando las temperaturas son inferiores a cero, el estrés hídrico se produce tanto como si la planta estuviera en un desierto. El hielo no es agua disponible. Luego el otro problema es que ciertos tejidos se congelen y las células se rompan. Las plantas se adaptan de 3 formas esencialmente. o Transformación de células sensibles en células resistentes. Síntesis de anticongelantes. (Problema de la lluvia ácida – retrasa el crecimiento y la lignificación en el ciclo anual de ciertas plantas que no tienen la lignina en el momento adecuado cuando los brotes necesitan protegerse del frío. También pasa cuando florecen tarde.)  Las estrategias de las plantas son evolutivamente la lignificación en invierno y el florecimiento en primavera  Las adaptaciones se incentivan a ciertas temperaturas para que las plantas eviten congelarse cuando el ambiente cambia antes de lo previsto evolutivamente o Adopción de formas resistentes (formas cercanas al suelo, esféricas y que tienen bajas relaciones superficie-volumen). Hay, así, muy poca superficie expuesta. o Plantas postradas: pasan su ciclo pegadas al suelo. Aumentan la superficie que reciba luz y reducen la superficie-volumen. o Marcescencia: mantenimiento de hojas marchitas secas en los quejigos o los robles melojos durante todo el invierno. No se sabe explicarlo bien. La mayor parte de los autores consideran que la mayor parte de la hoja, aunque seca permite proteger a la yema cuando brote en la primavera. Protegiendo la yema hasta que sea de por sí resistente es una forma de adaptarse también. Es típica mediterránea. CALOR: Desnaturalización de proteínas y disfunciones celulares Son similares las adaptaciones al estrés hídrico. De hecho el calor produce mucha evaporación que puede llevar a estrés hídrico. Modificacines foliares: hojas superiores más lobuladas que las hojas inferiores. Eso lo hacen para reducir la superficie foliar. Eso lo hacen porque así se aumenta la superficie expuesta para que el aire circundante enfríe la hoja si se calienta en exceso. Eso es porque recibe demasiada luz y no necesita tanta superficie foliar fotosintética. Incremento de pelos y tomento que disminuyen la transpiración. Las encinas necesitan evitar las perdidas que generan las altas temperaturas en verano. Una de las posibilidades es la adopción de esclerofilia en el haz y la incorporación de los pelitos en el envés donde están los estomas. Esos pelitos permiten evitar la evaporación Esclerofilia: reducir las tasas de transpiración Incremento de alcoholes que disminuyen la pérdida de agua: típico de las plantas aromáticas como el tomillo y la lavanda, el espliego, el romero, etc. - - ADAPTACIONES DE ANIMALES Tanto altas como bajas temperaturas joden a los animales. Algunos necesitan cambios en las tasas metabólicas para mantener su respiración basal. Usan la conducción para ganar o perder calor. Pero esa conducción también los puede obligar a ganar o perder calor. Esa conducción con la capa superficial puede producir conducción, convección, radiación y evaporación en el animal. Un animal que está en temperaturas muy altas, puede: - Aclimatarse: moverse, nadar, etc. - eludir sus efectos por adaptaciones evolutivas La serpiente mantiene una temperatura variable a lo largo del día con máximos en los horarios centrales. Esos mínimos no bajan de 17 o 18 grados. Los máximos están en 30 grados. Eso lo consigue aprovechando el sol cuando lo necesita y ocultándose cuando la temperatura es demasiado alta. El guanaco tiene un pelaje extraordinariamente denso y fino. Tiene una distribución muy amplia, tanto en altitud como en latitud a todo lo largo y ancho del cono de America Sur. Pero tiene un comportamiento muy diferente. Modifica el sitio que está explotando dependiendo de sus necesidades particulares. Actúan como ramoneadores. Adoptan una adaptación comportamental. En invierno es la época seca y donde hay bajísimas temperaturas y nada de lluvia. La cobertura vegetal se hace escasísima. Así se va moviendo por las zonas donde puede ir encontrando los matorrales que le generen y le posibiliten mantener el recurso trófico. En invierno, la estación menos productiva, se retrae a zonas más productivas. En verano, la estación más productiva, se atreve más a zonas menos productivas. GRUPOS FISIOLOGICOS DE LOS ANIMALES Homeotermos: reguladores internos (endotermia - producción interna de calor) Poiquilotermos: obtención del calor de fuentes externas (ectotermia – su temperatura interna se modifica con la modificación de la temperatura externa) Heterotermos: facultativos entre endo y ectotermia, en función del ambiente y de las condiciones metabólicas… En los endotermicos tenemos un núcleo corporal. Mientras que la temperatura ambiental es variable, hay que hacer unas adaptaciones para mantener el núcleo corporal con temperatura constante. Habrá una zona más exterior que el núcleo corporal cuya temperatura vendrá algo afectada por la temperatura externa. Será una zona de acolchonamiento para la variación de la temperatura. Es la zona del cuerpo que cambia la temperatura. Son fundamentalmente los mamíferos y las aves. Ese mantenimiento de temperatura se produce fundamentalmente por oxidación de la glucosa y de otros compuestos (fundamentalmente glúcidos). Eso quiere decir que tienen un consumo de oxígeno disparado para esa oxidación de la glucosa. O sea que habrá un componente que limitará la producción de calor interno…primero será la cantidad de glucosa y posteriormente la cantidad de oxígeno. El alimento que es de donde proviene la glucosa entonces será muy importante a la hora de explicar la capacidad de mantener la temperatura del núcleo interno. Eso tendrá que ver con las eficiencias secundarias de los consumidores. Los animales son productores secundarios, consumidores… Las eficiencias se relacionaban muchísimo con el tipo de comportamiento térmico. Los animales que son capaces de sacar mucha energía del alimento usarán gran parte de esa energía para los procesos de endotermia….dejando muy poco para producción neta…por eso tienen una eficiencia de etapa relativamente inferior a la de los poiquilotermos. Mucha generación de calor también es mala, con lo cual también se necesita regular las capas superficiales. Adquirir o perder capas gruesas que funcionan como aislantes superficiales serán esenciales para esa regulación. El pelaje, el grosor de la piel o la adquisición de tipos de grasa también es clave. La baja conducción térmica o el enfriamiento por convección o evaporación son todas herramientas que usan los homeotermos. Eso nos permite independizarnos de la temperatura ambiental. Eso bajo un coste elevado energéticamente, fundamentalmente cuando las temperaturas son bajas. La relación S/V en este caso se hace muy importante. La pérdida de calor, el enfriamiento por convección depende de la superficie y de la resistencia de convección que tenga. Un cubo tiene una superficie de 6 caras y un volumen de 1. La relación superficievolumen en un cubo de unidad 1 de superficie de cara será 6 cm2 sobre cm3. Si el cubo en vez de tener una unidad de lado…tiene 4….entonces tiene una superficie de 96 cm2 y un volumen de 64 cm3. O sea que la relación es aproximadamente 1,5. Cuando los cuerpos son pequeños, tienen una gran relación S-V. Desde el punto de vista energético…eso quiere decir que tienen un núcleo corporal pequeño y mucha posibilidad de enfriamiento. Los cuerpos grandes tienen una superficie-volumen menor y por lo tanto menos sitios por donde enfriarse… finalmente podemos decir que es más difícil ser pequeño y homeotermo que grande y homeotermo. Hay una relación alométrica entre el peso corporal (muy relacionado con el tamaño) y la tasa metabólica. A partir de determinado tamaño pequeño, la tasa metabólica para mantener el calor interno se dispara. Generalmente se dice que hay un tamaño mínimo. Las musarañas llegan a pesar 2 o 3 gramos. El tamaño mínimo se suele colocar en 5 gramos de peso corporal. En esos organismos, aunque tienen un cuerpo muy pequeño, la necesidad proporcional de generar energía interna es muy alta. Además necesitan desde el punto de vista trófico…ingieren muy poca comida por tiempo….por ello necesitan comer cosas muy nutritivas como semillas o insectos. Las musarañas deberían ser más incluidas dentro de las heterotermas….pero digamos que debemos considerarlas en cuanto a su comporamiento de verano y primavera. Es difícil ser homeotermo siendo pequeño Los Poiquilotermos necesitan también tener unas temperaturas óptimas para sus funciones vitales… Pero para eso, logran unas tasas de transferencia más elevada. Hacen que el núcleo sea más grande y las superficies de intercambio más finas. Si la temperatura ambiental es muy baja….el organismo muere o adopta formas de latencia-resistencia hasta que encuentre otra vez temperaturas fisiológicas operativas. Responden fulgurantemente a esos incrementos de temperatura por muy sensibles que sean. Incrementos de 10 grados pueden llegar a duplicar su actividad fisiológica (reproducción, etc.). Suelen adoptar comportamientos que aumenten la conductacia… Tienen cubiertas con elevada conducción térmica (para bien o para mal…). Tienen una capacidad de generación de energía interna a través de vías anaeróbicas en las que se genera lactato y que genera una cierta cantidad de energía interna (lo que sucede en el calentamiento muscular). Al revés que los homeotermos, estos tienen un bajo coste energético de metabolismo. Por ello deben dedicar muchos mas paquetes a crecimiento y reproducción que los homeotermos (que dedican más al metabolismo). No debemos confundirnos con que …al ser más dependientes de las temperaturas….no puedan estar en nichos de homeotermos… Tienen adaptaciones que les permiten explotar esos ambientes y también pueden incluso adaptarse a ecosistemas en los que los homeotermos no podrían subsistir. En los océanos casi todos son poiquilotermos (excepto los mamíferos acuáticos). Tienen la ventaja de que la temperatura en los sistemas acuáticos alcanza unos mínimos que no son tan extremos como los que se alcanzan en algunos sistemas terrestres. El problema es que no pueden hacerse muy grandes. Si sus núcleos corporales son muy grandes….es difícil encontrar la energía exterior para mantener todo ese núcleo caliente. Al salirnos de los sistemas acuáticos en los que la temperatura es más estable, en sistemas terrestres es difícil encontrar organismos muy grandes. Heterotermos Los murciélagos, algunos insectos voladores y los colibríes por ejemplo… son heterotermos. Generalmente la temperatura que es necesaria para el vuelo está cerca de los 40 grados. Por eso tendrán picos a lo largo del día. Tienen mecanismos mixtos para poder modificar sus temperaturas y adecuarlas a ciertos comportamientos como en este caso el vuelo. Entonces…el vuelo de muchos insectos y por ejemplo el del colibrí es endotérmico… También se puede entender el comportamiento heterotérmico como el cambio de comportamiento según la época juvenil-adulta. En la época de cría…al no tener producción interna de energía (bebes humanos…muchos pájaros que nacen ciegos…etc.) necesitan que los parentales les generen el calor que necesitan para poder sobrevivir. Al crecer más…llegan a tener la capacidad de calentarse solos. Luego están los organismos que o bien durante las noches o durante ciertas estaciones disminuyen la demanda energética y la temperatura corporal…eso pasa con algunos mamíferos grandes que hibernan y casi todos los micromamíferos que también entran en latencia en invierno. Eso lleva a disminución en la respiración general cuando están hibernando… Como consecuencia se da un aumento de CO2 en sangre y eso a la vez conlleva riesgos de acidosis… CONDICIONES AMBIENTALES: EL AGUA Obviamente es un factor directo y fundamental en la influencia en la distribución y abundancia de los organismos, en concreto en los vegetales. Hay un equilibrio hídrico. La cantidad que hay en ellos depende de la cantidad que hay en el suelo. Para poder realizar una extracción adecuada…necesitan que haya una salida de agua por efectos de transpiración adecuada. Así permiten el bombeo de agua hacia arriba que será aprovechada. Cuando disminuye el agua dentro de los cuerpos celulares…se puede permitir el flujo neto de agua hacia los organismos. Pero cuando los vegetales están o bien en una gran abundancia de agua o bien se encuentran con un agua poco disponible (por que no está o porque tiene potenciales muy negativos…) Si la humedad del aire es muy baja se incrementaría el efecto de transpiración y por lo tanto el bombeo… pero si no hay agua en el suelo…habría deshidratación…. Una de las adaptaciones más comunes es el cierre de los estomas. El no presentar una apertura constante sino limitarlas a lo largo del día…es la adaptación más común. En sistemas extremos se pueden llegar a generar adaptaciones fisiológicas como los metabolismos CAM o C4. Así se abren los estomas solo por la noche. Almacenan ahí el CO2 en forma de malato y luego lo convierten ya dentro de la célula en CO2… cuando es de día. No abrir el estoma durante el día limita la fotosíntesis y por eso el crecimiento está limitado. Algunos cierres estomáticos pueden ser radicales como en el caso de plantas en que se detiene en verano la actividad de crecimiento. Se limita entonces solo el metabolismo a metabolismo basal. Cuando tenemos momentos muy fríos en invierno…podemos tener cosas muy similares a las de falta de agua. Y por eso también hay adaptaciones comunes para el frío… Para la misma especie…habrá cambios en las relaciones de las biomasas foliares y radiculares para una misma planta dependiendo de la disponibilidad de agua que se tenga. Cuanto menor sea la disponibilidad de agua…más desarrollo de sistemas radiculares habrá. En altura…habrá más humedad y por lo tanto mayor biomasa foliar y menos biomasa radicular. ESTRÉS HIDRICO: Densificación de la savia Cambios en la disposición de las hojas Perdida facultativa de las hojas en la estación seca (malacofilia) – muy común en el verano mediterráneo Almacenamiento de agua en los tejidos para resistir los momentos más duros (cactaceas, crasuláceas) Adaptaciones foliares: disminuir la perdida de transpiración (esclerofilia, adquisición de pelos estomáticos y tomentos….adquisición de ceras…impermeabilización) y adaptación de formas esféricas (disminuir la relación S-V Adaptaciones radiculares (retamas y otras plantas freatofíticas – que necesitan capas freáticas estables para estar chupando agua constatemente) – profundidad de 30m en algunas estimaciones Adaptaciones en ciclos de vida: Terófitos (anuales) germinan cuando empieza setiembre y octubre y que terminan el ciclo vital en verano con la producción de las semillas (el momento más duro del ciclo se pasa en la forma más inactiva….la semilla) EXCESO DE AGUA… Puede llegar a tener consecuencias similares a las que vimos en el caso de la sequía…. El exceso del agua en el suelo (sobresaturación de agua en el suelo) puede hacer que las plantas no hagan una extracción adecuada del agua… se necesita aire en el suelo para hacer que la planta pueda bombear esa agua…. También puede haber asfixia de raíces por la incorporación de gases a partir del suelo… se producen aerénquimas – tejidos gaseosos en las raíces que(aumenta mucho el etileno en las raíces…. Unas hormonas vegetales que hace que aumente el volumen gaseoso en las células radiculares) – es típico en los manglares que tienen las raíces sumergidas en el agua. En las riberas también tenemos plantas que necesitan tener raíces constantemente sumergidas….y deben evitar la acumulación de gases por lo que también dan lugar a aerrénquimas…. Cambia el sistema radicular…en vez de ser pivotantes y profundos….pasan a ser sistemas adventicios y muy superficiales. Eso es porque son zonas en las que se espera que la concentración de gases sea mayor. SALINIDAD En el caso de que el agua sea demasiado salina como en muchos sistemas peninsulares ibéricos como el sistema del Ebro….también se producen problemas para bombear el agua. Se produce la llamada sequedad fisiológica (el agua tiene un potencial osmótico muy negativo…cuanto más sal tenga…y por lo tanto el agua no subirá). La respuesta a eso es aumentar la cantidad de solutos en las plantas y en el xilema… Las plantas que pueden subsistir en estos sistemas son plantas halófitas. También tienen una forma que es aumentar la cantidad de ceras foliares (reducir la transpiración). Se dan condiciones de almacenamiento de agua en las hojas. Mientras…el agua entra con sales….con lo cual debe excretarse la sal… glándulas excretoras de sal en las hojas y las raíces… Algunos animales están adaptados a la consumición de hojas salinas de este tipo de plantas halófitas. Eso es típico en los animales de los desiertos. Los Typanoctomis (ratones de cola de pincel) son ratoncitos que se alimentan exclusivamente de hojas de esas plantas. Tienen unas adaptaciones en los incisivos que les permite pelar la superficie hiperhálica de las hojas para comerse el interior. Muchas plantas también sin ser crasuláceas acumulan agua en las hojas…. ADAPTACIONES DE LOS ANIMALES AL AGUA… En medios acuáticos, los animales tienen más sal que el agua. Son los animales marinos. Es para no perder agua. De hecho absorben agua y pierden iones en el proceso. Por ello producen una orina muy acuosa. La absorción de los iones perdidos se da directamente por difusión desde al agua por las propias paredes celulares de la piel. En animales terrestres se absorbe por comida y bebida. Durante la respiración producen agua metabolica. Por orina, heces y evaporación como el sudor en ciertos animales pierden el exceso de agua y ciertos iones. Para limitar los problemas de escases: - impermeabilización: la piel - generación de coberturas extra: pelos y plumas que limitan la transpiración - glándulas sudoríparas (disminuir la producción dsudor) - excreción de orinas muy poco diluidas con una alta concentración de sales úricas y amoniacales… - heces muy densas y poco acuosas - formación de huevos protegidos - fecundación interna (también evitar la desecación del juvenil en desarrollo) - Actividad nocturna (evitar salir de día…) AMBIENTE Y DISTRIBUCION Y ABUNDANCIA DE ORGANISMOS Para explicar esa distribución y su abundancia dentro de su área de distribución hay que tener en cuenta las características tanto de los factores ambientales (limitaciones, factores influyen sobre los animales) como de los animales (requerimientos y exigencias)… Habrá regiones en las que los factores permiten el desarrollo. Están dentro del rango de tolerancia. Cuando una especie aparece en una zona nueva, tanto por naturaleza como por traslado de especies alóctonas, deben acomodarse los condicionantes ecofisiologicos del organismo y los factores ambientales de ese nuevo sitio para que prospere el organismo. Se dan muchas interacciones: - Interacción poblacional - Competencia interespecífica - Tolerancia a los factores ambientales - Migración - Utilización de recursos ambientales - Heterogeneidad Ambiental Una especie puede estar en tolerancia, pero puede ser que por interacciones con otras especies, esa en concreto no puede prosperar. O sea que el hecho de que una especie prospere dependerá de todas esas interacciones. Es una interacción de interacciones. Una red. Podría ser que el organismo no logre colonizar una zona concreta. El ejemplo es el Fagus sylvatica. La distribución más occidental está en la sierra del laurel en orense-lugo. Sin embargo, existirían muchos más puntos en ese entorno que serían aparentemente factibles para que sean ocupadas. A pesar de los requerimientos cumplidos…no está. La hipótesis decía que luego del período glacial, el haya retrocedió y se retiró hacia zonas más “altas” como la cordillera cantábrica y el pirineo. Un conocimiento más profundo de los procesos migratorios de la especie y los rangos de tolerancia parecen indicar lo contrario. Al parecer se está expandiendo hacia occidente. Con lo cual es posible que otras zonas gallegas puedan ser colonizadas en el futuro por el Haya. Esos procesos e interacciones pueden ser entonces muy lentos. Pero no por eso dejan de influir. El esparto o atocha (conocido de las prácticas de ecología – es una gramínea del genero Stipa que tiene muchas adaptaciones al déficit hídrico) tiene una distribución sobre todo por el sureste peninsular y el levante ibérico. Luego también está por todo el norte de África. Evidentemente tiene una tolerancia alta para la sequía y ciertas cosas como la temperatura alta. Sus hojas están revueltas hacia el interior protegiendo el envés y manteniendo los estomas en esa cavidad cilíndrica. Tiene poca tolerancia frente a precipitaciones altas y capacidad alta de retención de agua del suelo. La distribución del Arce en Estados Unidos está muy relacionada con la necesidad de proximidad al agua. Está muy relacionado con el clima atlántico costero. Penetran no muy adentro del continente americano debido a la extrema continentalidad de las llanuras norteamericanas. Es el mismo caso del Chochín de Carolina. Son especies que quizá puedan estar en un proceso de expansión hacia el occidente. Pero lo cierto es que su distribución y abundancia (que es mayor en la costa NA) está relacionada con la influencia marítima atlántica. Los organismos pueden instalarse y ubicarse en zonas subóptimas de manera que se producen distribuciones centrífugas que parten de una concentración mayor en el núcleo óptimo y en una distribución normal en direcciones hacia las que las condiciones no son tan óptimas. En el caso del sisón común que vemos en Madrid, también se pueden hacer mapas de distribución y abundancia. Si solapamos a eso una modelación por ordenador de integración de los factores que determinan la distribución del sisón. Podríamos comprobar que los puntos donde sería más probable encontrar el sisón se correlacionan positivamente con los avistamientos. UNIDAD TEMATICA 12 – Estabilidad y Perturbación en los Ecosistemas Los factores que rigen la distribución y abundancia de los organismos cambian con el tiempo. Y eso no solo hablando de edades y cambios lentos. Cambios tan lentos como las estaciones generan desestabilizaciones que tienen consecuencias sobre las estructuras de los ecosistemas. Cambian muchas cosas y los organismos deben responder frente a esas “perturbaciones”. Una perturbación es un cambio en el ecosistema que permite su recuperación después del paso del tiempo. Todo también dependerá de la escala a la que lo miremos. Los ecosistemas no son fotos fijas. Son sistemas dinámicos. Por eso no pueden definirse de una manera estable o continua. Además, son espacialmente heterogéneos. La variabilidad de esos ecosistemas depende de las perturbaciones. Entonces… es una tautología… una perturbación ES todo lo que genera variabilidad en el funcionamiento de un ecosistema a la escala que lo miremos. El entendimiento de las perturbaciones entonces puede necesitar una consideración de escala. La perturbación podría estar produciéndose a nivel de la corteza de los árboles del ecosistema. Si no nos acercamos, no podríamos entender esa perturbación. Si la perturbación afecta solo a tres árboles intensamente afectados, incluso a escalas muy grandes podríamos ver que hay perturbación. Se dice que hay perturbaciones difusas y difíciles de ver como perturbaciones discretas más visibles. Esas perturbaciones, debido a que ocurren constantemente, terminan por actuar como un proceso evolutivo. Hay una presión selectiva. O sea que producen que se vean las adaptaciones funcionales, que expresan dos tipos de respuestas: - Complementariedad de nicho: Especies que incrementan (son las adaptadas), que disminuyen (son las competidoras, también afectadas y que no pudieron adaptarse) y otras que no cambian en su número. - Abundancia funcional: Se mantiene la estabilidad del ecosistema… aunque se hayan alterado ciertos niveles del mismo En un ejemplo de un incendio episódico en el bosque esclerófilo madrileño…seguramente las jaras responderían positivamente, muchas especies se quemarían y disminuirían….mientras que las encinas, más o menos acostumbradas al tema… Visión tradicional del CONCEPTO DE PERTURBACION Sucesos raros, poco comunes, que provocan un cambio abrupto de las características estructurales de los sistemas naturales y los desplazan de su situación de equilibrio. Visión española del CONCEPTO DE PERTURBACION … LA “DISTURBANCE” (en inglés) Es la definición que dimos ahora… Procesos físicos de perturbaciones: fuegos, heladas, vientos, inundaciones, etc. Procesos biológicos: depredación, herbivoria, excavaciones, enterramientos… Para caracterizar una perturbación deberemos ver los siguientes puntos: - Tipos de perturbaciones (muchos tipos…) - Caracteristicas espaciales: área, etc. - Caracteristicas temporales: duración y frecuencia - Magnitud: intensidad y severidad - Especificidad: correlación con las especies que son afectadas CONCEPTO DE PERTURBACION Cambios muy rápidos que producen desesstabilizaciones en los ecosistemas. Los procesos pueden ser perturbaciones o catástrofes depende de la escala de tiempo en que analicemos. La perturbación y la catástrofe se diferencian en la capacidad de recuperación de la zona afectada Los ecossitemas son sistemas dinámicos que no permanecen fijos en el tiempo. Además son muy heterogéneos. Esta variabilidad proviene de las perturbaciones. Es decir, estas son procesos que generan cambios en los ecosistemas. Las perturbaciones, al mostrar un comportamiento constante se entienden como proceso evolutivo. Si nos basamos en la observación de gráficas, las perturbaciones son aquellos picos que rebasan la línea de estabilidad y que desplazan el equilibrio. - Estabilidad: Persistencia de un estado particular de referencia a lo largo del tiempo. Sin que hay aninguna perturbación. - Resistencia: capacidad de un ecosistema para evitar el desplazamientos desde el estado de equilibrio tras una perturbación - Resilencia: capacidad de recuperarse del ecosistema tras la perturbación Ejemplo: un incendio en un pinar y en un encinar El encinar tiene más resistencia. El pinar tienen más resilencia. A mayor resistencia menor resilencia. A menor resistencia mayor resilencia. La perturbación ejerce efectos sobre poblaciones!!! - Demografía: cambia la est. De edades - Persistencia de poblaciones – Especies fugitivas - Heterogeneidad espacial y temporal - Diversidad La perturbación tiene grados e intensidad diferente – no es lo mismo que en un prado entren 10 que 100 o 1000 vacas. A niveles intermedios de perturbación es donde hay más diversidad. Ejemplo: en un pastizal encontramos las especies autóctonas y además habrá otras que son las que se aprovechan de los huecos que dejan las vacas. A valores altos de diversidad de especies habrá variaciones en la resistencia y la resilencia. A mayor diversidad mayor resistencia y mayor resilencia (caso cedar creek). Además, la diversidad también aumenta la biomasa y la estabilidad de un ecosistema. UNIDAD TEMATICA 14 – LOS ECOSISTEMAS TERRESTRES Veremos de una manera resumida un resumen de todos los ecosistemas que están en ambientes terrestres. En la unidad siguiente veremos la unidad de ecosistemas acuáticos. LA ALTITUD COMO FACTOR AMBIENTAL DE SINTESIS Es un factor que está casi siempre relacionado con muchos otros factores como la humedad, la temperatura, etc. El incremento de la altitud genera un descenso en la temperatura y la densidad del aire. Se explican muy bien los cambios de presión, densidad del aire y temperatura a partir de la ley del comportamiento de los gases. Si aumenta la altitud disminuye la presión y disminuye la temperatura. El aire pesa ocupa menos volumen y es menos denso. También aumenta la cantidad de radiación solar, especialmente la UVAy la IRA. A mayor insolación podemos tener en suelos de montaña unos 60 grados dado que hay menor cobertura atmosférica. Pero a la noche se dan enfriamientos rápidos. O sea que hay un cambio acusadísimo en el intenso diario del flujo de calor. Los organismos están adaptados. Las especies vegetales que vivan aquí deberán entonces estar adaptadas a la hiperradiación del día y el enfriamiento por la noche junto con el hecho de que el aire y el viento son más densos y por lo tanto el efecto aumenta mucho. Es por eso que las plantas son almohadilladas, se aumenta la cantidad de planta que queda protegida por la superficie dado que tienen una relación volumen superificie alta, etc. Recordando la capa límite del suelo!!! Si tenemos cuatro momentos del día… comprobaremos que la temperatura por la mañana en el suelo es muy fría… la temperatura ascenderá muchísimo en la capa límite. Tan solo a un metro de altitud la diferencia entre esos cuatro momentos del día será muy pequeña. Eso ocurre también a medio metro de profundidad. O sea que donde están los cambios más importantes en el flujo de calor es en la capa límite por lo que los organismos que viven ahí deberán estar intensamente adaptados a esos cambios. La altitud también trae mayor humedad atmosférica. Incrementos en altura disminuyen la humedad absoluta del aire. Cuando disminuye la temperatura, la humedad relativa aumenta dado que disminuyó la humedad absoluta del aire. Es decir que en altura, aunque haya menor humedad absoluta, el aire está más cargado. Esa menor temperatura y mayor humedad relativa aumenta la pluviosidad. O sea que en altitud aumenta la condensación del agua!! Eso se explicaba con el tema de los gradientes adiabáticos secos y húmedos. En ese sentido entonces somos capaces de explicar por qué un efecto topográfico como es una sierra o una cordillera puede producir que el aire al ascender se descargue de humedad, precipite y que luego baje más calido y seco del otro lado, al descender la ladera. Los ecosistemas terrestres dependen de ese tipo de factores. Nosostros debemos usarlos para entonces explicar la distribución y abundancia de esos organismos. Obviamente tendremos los organismos distribuidos según LA ALTITUD en sistemas terrestres. Se elaboran catenas de vegetaciones en perfiles topográficos, como un ejemplo. Efecto sobre la presión atmosférica: La concentración de oxígeno será menor a mayor altitud y con menor presión atmosférica. Disminuye la cantidad de organismos homeotermos lógicamente. Eso porque se entorpecen los procesos de generación de calor endotérmicos ya que se necesita mucho oxígeno para quemar el alimento para generar calor. O sea que en altitud tenemos menos homeotermos. También disminuye la concentración de CO2 por lo cual también es difícil la fotosíntesis. Pero dijimos que la concentración de CO2 incrementa la producción primaria. Con mucho CO2 el proceso fotosintético se dispara. O sea que para contrarrestar esto en altitud…los organismos desarrollan mecanismos para concentrar CO2 en las hojas – aumentar el número de estomas. Con concentraciones bajas de CO2, los organismos que viven ahí tienen más estomas. Podemos tomar todos estos factores derivados de la altitud y ponerlos en una red de factores y consecuencias. Pero en resumen, la altitud nos permiten usar muchos conceptos que venimos utilizando para explicar a qué están adaptados los organismos. EL SUELO Es el sustrato fundamental en el que se asienta la vida. Es a donde se agarran los productores primarios. Es esa capa de material más o menos alterado que nos separa de la roca originaria de la esfera terrestre. En general tiene una capacidad variable para la absorción de agua y sirve para acumular materia orgánica y permite el hábitat de organismos sobre él. La fauna edáfica es sobre todo microorganismos. Tiene una parte de minerales derivados por meteorización de la roca madre o derivados de la descomposición de microorganismos. Hay por supuesto una fase gaseosa y una fase acuosa. Factores dinámicos - Material original: determina su pH. Eso es poque el suelo evoluciona desde la roca madre. Dependiendo de la intensidad de los factores que hacen que la roca evolucione, tendremos una velocidad de formación de suelo diferente. Si los ácidos que llueven joden más o menos la roca madre, el suelo se formará con mayor o menor velocidad. No es lo mismo los suelos de rocas calizas (más - volubles) que los de rocas gneisicas (menos volubles) Clima: en los climas que tengan mayor precipitación habrá más suelo Edad: Factores bióticos que contribuyen a la formación del suelo Topografía: no es lo mismo el desarrollo de un suelo en el llano (acumulación física) que en ladera Organismos vivos – aporte orgánico Precipitación – aporte de ácidos Precipitación baja – evolución lenta (Terras rosas en paramos calizos en mesetas llanas secas) Agua subterránea – eluviación de sustancias Erosión – suelos poco desarrollados (meterorización transporte y sedimentación - elevada en ladera!!!) Depósito – suelos poco desarrollados ( Ojo! Ninguno de estos factores por sí solos nos permiten crear un suelo… necesitamos una conjugación de factores para determinar si es más favorable que el suelo tenga mayor o menor potencialidad… En las laderas se tarda menos en formar suelo si tenemos capacidad de tamponamiento ácido elevada… FORMACION DE SUELOS – METEORIZACION La alteración físicaquímica del material de roca cercano a superficie da lugar a regolita (fragmentos de roca meteorizada). Fisica: desintegración y transformación en finas particulas - Criofractura - Viento en sistemas áridos - Alteración de temperatura – dilatación Esto genera particular de tamaños diversos que se clasifican en Gravas (arriba de 2mm), Arenas, Limos y Arcillas (debajo de 2 micras). Meterorización Química El proceso de meteorización química depende de superficies. Con ello, cada vez que se fractura un material físicamente, la superficie de actuación aumenta y por lo tanto cada vez habrá más meteorización. Cuanta más superficie expuesta, más fácil será que haya METERORIZACION QUIMICA. Tres tipos: Disolución Oxidación Hidrólisis Cuanto más pequeña es la partícula, menos superficie aparente tiene para que se adhieran iones a ella…pero a partir de una particula…se generan muchas y por lo tanto la superficie total aumenta mucho. Se dice que la capacidad de intercambio catiónico de un suelo (el proceso por el cual acabarán haciéndose disponible los iones a los organismos) dependerá del tamaño de las particulas. Las Arcillas entonces tienen las mayores superficies y por lo tanto mayor capacidad de IC. Así entonces los suelos arcillosos serán mejor para las plantas. La fertilidad del suelo se podrá evaluar entonces dependiendo de la cantidad de arcillas que haya. Las raíces realizan un bombeo de protones desde los que están en la superficie de la arcilla (los intercambiados por protones de la roca ácida) hasta la planta. Es muy raro encontrar situaciones totalmente planas. Siempre hay un componente topográfico. Las zonas altas de la ladera serán en las que predominen los fenómenos de erosión y exportación. Es por eso que serán suelos menos potenciales. Las llanuras serán zonas de acumulación en las que tengamos más materiales finos. En las zonas intermedias de la ladera tendrán mucha exportación y tránsito pero también algo de depósito. Entonces tendremos unos gradientes en los que variará la cantidad de materiales finos del suelo y por lo tanto también podemos hacer gradientes de la capacidad de IC. Pero también podremos clasificar la humedad del suelo y hacer un gradiente de muchas otras cosas más. Todos esos factores harán que los organismos también se organicen en el gradiente de altitud y efecto topográfico de las laderas. LADERAS Si tenemos una ladera y está toda cubierta de vegetación, ésta favorecerá el desarrollo de horizontes potentes de suelo en toda la ladera. Eso hará que en las partes altas también haya horizontes buenos. Eso porque la presencia de vegetación permite que predomine la infiltración a la escorrentía. Disminuye la velocidad lineal del agua y hace que el agua se meta más en el suelo. Así se reducen los procesos de erosión y por lo tanto se consigue que toda la ladera sea más homogénea. En los casos en que tengamos solo vegetación en las partes más altas, se acentuará más el proceso erosivo en altitud y pendiente. Eso nos dice de alguna manera que la presencia de vegetación puede hacer que se mantengan los horizontes de suelos que son tan importantes para el desarrollo de los ecosistemas en general. EL AGUA EN EL SUELO La precipitación se divide en escorrentía e infiltración. La escorrentía será superficial o subsuperficial. La proporción de infiltración dependerá del tipo de suelo, de la pendiente de la vegetación y de la intensidad de la precipitación. Si el agua penetra muy profundamente podría llegar a desaparecer del ámbito de influencia de vegetación. Entraría como agua subterránea y desaparecería momentáneamente del ecosistema. La infiltración somera y la aprovechable será la que podrá ser sometida a fenómenos de evapotranspiración (extracción del suelo mediante las dos formas: evaporación del suelo – transpiración vegetal). El agua que desaparece en las zonas intermedias y las capas freáticas podría hacer que afloren en algun lugar, pero se considera que son pérdidas ya que no fueron aprovechadas por el ecosistema. La capacidad de campo es la cantidad máxima de agua que puede absorber un suelo siendo utilizable por la vegetación. En un suelo imaginario en el cual tenemos un espacio no sólido determinado, todo ese espacio es potencialmente ocupable por agua. Pero en suelos saturados los organismos no pueden realizar absorción de agua. Se necesita aire. En el momento en el cual se produce la mayor cantidad de agua posible utilizable por los organismos vegetales se llega a la capacidad de campo. Si la vegetación utiliza el agua…lo utilizará hasta llegar al punto de marchitez en el cual la vegetación ya no puede realizar una extracción efectiva del agua. A partir de ese punto puede haber agua, pero será higroscópica y no será disponible para la vegetación. IRRADIACION La capacidad de agua del suelo dependerá entre otras cosas de algo que retomamos desde el principio de la clase es decir la posición de la ladera. Si la vertiente mira al sur (solana) tendremos mayor intensidad de la radiación y por lo tanto mayor evaporación. Si la vertiente mira al norte (umbría) tendremos menor intensidad… LA CUENCA HIDROGRAFICA Es como realmente se analizan los sistemas. Es un conjunto de laderas que convergen hacia el mismo punto. Todas participan en el mismo fenómeno de transporte de una particula de suelo o una molécula de agua. Las laderas del este de Madrid pertenecen a la cuenca del Tajo. Si pudieramos seguir su recorrido, empezaría en la cuenca del jarama.. y seguiría por el tajo hasta acabar en Lisboa en el mar. Una gota de agua que cayera en la cuenca del Manzanares también iría hasta el Tajo y por lo tanto terminaría también en Lisboa!!! O sea que la cuenca es una unidad de funcionamiento. Es un concepto muy importante!!! La unidad de proceso, funcionamiento y gestión de los procesos ecológicos relacionados terrestres ES LA CUENCA!!! Es un sistema de sistemas!!! La red hidrográfica es como una serie anastomosada de sistemas organizados. Entra energía en la zona de entrada como agua de lluvia, particulas de sedimento, etc. y sale por desagüe o evaporación o fotosíntesis (formación de biomasa) o arrastre de sedimentos al mar. Si comparamos dos sistemas en los que se producen precipitaciones: Sistema A – Luego de un proceso de precipitación, el caudal aumenta mucho y luego decae rápidamente. La cantidad de partículas arrastradas aumenta exponencialmente. Sistema B – Luego de la precipitación tanto el caudal como el arrastre son menos acentuados y más prolongados. Hay más vegetación aquí. Los sistemas están dominados por procesos llamados RESISTASIA y BIOSTASIA. El sistema A donde hay más meteorización y más transporte de energía (a mayor velocidad) hacia la salida se llama RESISTASICO. El sistema B tiene menos meteorización y la energía se queda más detenida (es aprovechada por los sistemas biológicos) y se llama BIOSTASICO.