Análisis de Comunidades Ecológicas PDF

Las comunidades son: conjuntos de poblaciones de diferentes especies que viven en un área física determinada, en un momento determinado y que durante la evolución han tenido procesos coevolutivos. Atributos de las comunidades -Riqueza de especies -Diversidad de especies -Abundancia -Dominancia...

Las comunidades son: conjuntos de poblaciones de diferentes especies que viven en un área física determinada, en un momento determinado y que durante la evolución han tenido procesos coevolutivos. Atributos de las comunidades -Riqueza de especies -Diversidad de especies -Abundancia -Dominancia Atributos de las -Estructura en gremios comunidades -Estructura trófica -Estabilidad -Etapas sucesionales  Características de las comunidades  Riqueza → número de especies de una comunidad en un lugar dado. Riqueza de especies: Se refiere al número de especies que coexisten dentro de la comunidad. Este parámetro se denota clásicamente por la letra S  ABUNDANCIA Número total de individuos de todas las especies presentes en una comunidad Obtención: Cuenta directa de individuos de todas las especies presentes en una comunidad Abundancia proporcional = sp A 3/12 = 0.25 sp B 3/12 = 0.25 sp C 3/12 = 0.25 sp D 3/12 = 0.25  Características de las comunidades  Riqueza → número de especies de una comunidad en un lugar dado. Abundancia → número de individuos de una especie en una comunidad. Diversidad → Variedad de organismos de una comunidad (riqueza + abundancia). + diversidad = + estabilidad Diversidad El concepto ecológico de Diversidad es similar al significado “popular”, una comunidad es más diversa cuanto más elementos diferentes contiene (riqueza). Sin embargo, es intuitiva e incluye un elemento de apreciación. La riqueza de especies La equitatividad que describe el nivel de repartición de los individuos entre las especies. ¿Porqué decimos esto? Veámoslo gráficamente Dominancia Para la ecología, una especie es dominante cuando ejerce una gran influencia sobre la composición y la forma de una comunidad. Se trata de especies de gran éxito ecológico y abundantes dentro del grupo comunitario. Tengo dos comunidades naturales con la misma cantidad de individuos: A B S= 2 S= 7 ¿Cual es más diversa? Evidentemente la B, porque tiene una mayor riqueza de especies. Ahora bien, pero y si ambas tienen la misma riqueza, tienen la misma diversidad? Veamos estos dos ejemplos… A B Cual se ve más diversa? Evidentemente esta Ahora bien, pero y si ambas tienen la misma riqueza, tienen la misma diversidad? Veamos estos dos ejemplos… A B Sin embargo vean: ambas tienen la misma riqueza  Ejercicio: Menciona para el siguiente ejemplo de una comunidad de plancton: a) La riqueza de especies b) La abundancia relativa c) ¿Hay una especie dominante? ¿Cuál? d) Esta comunidad ¿Es equitativa? GREMIOS: Grupos de especies que explotan el mismo recurso ambiental en forma similar (Root 1967). Nectarívoros Epífitas Granívoros  RELACIONES INTERESPECÍFICAS DEPREDADOR – PRESA AMENSALISMO (0, -) NEUTRALISMO (0, 0) COMPETENCIA (-, -) SIMBIOSIS : MUTUALISMO (+, +) COMENSALISMO (+,0) PARASITISMO (+, -) Estabilidad Se dice que las comunidades en equilibrio, muestran estabilidad, pero estabilidad puede significar al menos cuatro cosas diferentes: 1. Estabilidad puede significar también el tiempo que le toma a una comunidad recobrarse del disturbio (Resiliencia). 2. Estabilidad también es comúnmente medida como la variabilidad de una comunidad sobre el tiempo, o 3. Como la persistencia de una comunidad en el tiempo. 4. La estabilidad también ha sido usada para describir que tanto cambia una comunidad cuando es alterada una parte de ésta (resistencia). Una comunidad en equilibrio ideal debería tener valores altos en todas estas medidas de estabilidad… en contraste, las comunidades en desequilibrio ideal tendrían valores bajos en todas estas medidas de estabilidad  Sucesión ecológica  Los ecosistemas cambian a lo largo del tiempo y al proceso de transición ordenada de una comunidad a otra en un ecosistemas se denomina sucesión ecológica.  Es un proceso continuo en el tiempo, en el que se va pasando de una comunidad a otra, con diferentes especies cada una de ellas, hasta que se llega a una formación que se encuentra en equilibrio con el medio físico y se le denomina comunidad clímax.  Hay dos tipos de sucesiones: ✓ Primaria ✓ Secundaria Sucesión primaria  Es aquella que se desarrolla en una zona carente de comunidad preexistente, es decir, que se inicia en un biotopo virgen, que no ha sido ocupado previamente por otras comunidades.  Por ejemplo: en las dunas, nuevas islas, después de una erupción volcánica, glaciares, entre otros. Sucesión secundaria Es la que establece sobre una ya existente que ha sido eliminada por incendio, inundación, enfermedad, tala de bosques, cultivos, etc. Sucesión primaria, St. Helens  Sucesión secundaria, campo agrícola Abandono de campo agrícola 5 años después 40 años después 15 años después Las comunidades sufren lentas y graduales transformaciones que llevan a una evolución (cambio en el tiempo) en la composición de especies. SUCESIÓN ECOLÓGICA → Proceso ordenado de cambios direccionales que sufre una comunidad.  Etapas  Pioneras o colonizadoras →Comunidades poco diversificadas, simples e inmaduras. Musgos  Serales → Comunidad intermedia, estabilidad media. Arbustos, hierbas.  Climax → Estado máximo de desarrollo de una comunidad. Organismos Mayor estabilidad, diversidad y madurez. Árboles ECOSISTEMAS Ecosistema ◦ Conjunto de componentes bióticos (seres vivos y sus relaciones) y abióticos (medio físico y sus factores), a través de los cuales fluye la energía y se ciclan los materiales. ◦ Es una red siempre cambiante (dinámica) de interacciones biológicas, químicas y físicas que sustentan una comunidad y le permiten responder a cambios en las condiciones ambientales. Tipos de ecosistemas Terrestres Están ubicados sobre las tierras emergidas del planeta. Acuáticos Se encuentran en cuerpos de agua salados, dulces o en zonas de contacto de ambos tipos de agua. Mixtos Se encuentran en la zona de transición de un ecosistema acuático y terrestre  Ecosistema Terrestre Acuáticos Mixtos Agua Costas Desierto Agua dulce Agua mixta Bosque: salada Templado Humedales: Taiga Ríos Lagunas Manglares Océanos Selva: Pastos Húmeda marinos Seca Arroyos Marismas Arrecifes Tundra Lagos  Bioma BIOMAS Geográficos Climáticos Edáficos ◦ Es una determinada parte del planeta que comparte clima, vegetación y fauna. Latitud Temperatura Roca madre ◦ Los biomas son nombrados a partir de la vegetación y especies animales que Altitud Humedad Materia predominan en él. orgánica ◦ Un bioma está compuesto de muchos ecosistemas Drenaje similares. Determinan la vegetación y fauna  90° 0° Incremento de la aridez Océano Regiones naturales ◦ Es un área de territorio definida por un patrón de similitudes respecto a su clima, hidrología, relieve, suelo, flora y fauna. ◦ Se encuentran conformadas por biomas. ◦ Los biomas que conforman a las regiones naturales son: ◦ Selva o bosque tropical, bosque templado, bosque de coníferas o taiga, tundra, maqui o matorral, sabana, estepa y desierto.  Bioma Clima Vegetación Fauna Ubicación Tundra Fríos y severos. Musgos, líquenes, Osos, zorros, lobos, Norte de Canadá y pastos y arbustos (no aves predadoras, Rusia, Sur de más de 50cm de caribúes, bueyes Groenlandia. altura). almizcleros, entre Alta montaña. otros. Taiga o bosque de Templado y semifrío. Abetos, pino y Alces, osos, lobos, Alaska, Canadá, coníferas encinos (alcanzan nutrias, ardillas, Rusia, Suecia y más de 60m de visones, zorros, gran Finlandia. altura). variedad de aves, Zonas montañosas. entre otros. Bosque templado Templado Árboles caducifolios Osos negros, ardillas, En latitudes medias. como el: roble, arce, lobos, salamandras, Costa este de Estados nogal americano, pájaros carpinteros, Unidos, norte de olmo (alcanzan hasta entre otros. Europa, Costa este 20m de altura). de Asia y Australia. Zonas montañosas. Pradera o pampas, Templado entre Pastizales y Roedores, armadillos, Latitudes medias. (pastizales y semiárido y húmedo. gramíneas. comadrejas, zorros, Al interior de los matorrales lagartijas, mofetas, continentes. templados) lechuzas, Centro de Estados Unidos, sur de Canadá y América del Sur.  Bioma Clima Vegetación Fauna Ubicación Maqui Mediterráneo Árboles y arbustos (no Guanaco, vizcacha, Costa de California y mayores a 6m de sapos, cóndor, faisán, Chile, sur de Australia y altura), como el: laurel, entre otros. Sudáfrica, costa del Mar olivo, vid, corcho, Inducida: ovejas, Mediterráneo de Europa castaño, romero. corderos, cabras. y África. Estepa Semiárido Pasto, hierbas y Cabras, lobos, tuzas, Latitudes medias. arbustos. pumas, zorros, ovejas, Eurasia, Australia, Sur de venados, entre otros. Argentina, centro de Estados Unidos, costa este de México. Desierto Cálido seco Xerófitas. Reptiles, roedores, Norte de África, insectos y aves. Suroeste de Asia, Chile, noroeste de México, Australia y centro de China. Sabana Tropical seco Pastizales, arbustos y Cebras, antílopes, Zonas tropicales de árboles dispersos. jirafas, rinocerontes, África (5° y 15° latitud elefantes, hipopótamos, sur), norte de Argentina, entre otros. Paraguay, Brasil. Selva o bosque tropical Tropical lluvioso Vegetación Elefantes del bosque, Entre los 0° y 10° de exuberante. serpientes, caimanes, latitud norte y sur. cocodrilos, tortugas, Centro y sur de lagartos, monos, simios. América, sureste Jaguares, tigres, entre asiático y la cuenca del otros. Congo en África. Ecozona ◦ Llamada también como región, reino o dominio biogeográfico. ◦ Es la división a mayor escala de la superficie de la Tierra basada en la evolución geológica y patrones de distribución de las plantas y los animales. ◦ Representan grandes extensiones de la superficie terrestre donde las plantas y los animales se desarrollaron en relativo aislamiento durante largos períodos y estuvieron separados unos de otros por barreras físicas (océanos, desiertos o cordilleras) que limitaron la migración de plantas y animales. Biodiversidad Es la diversidad y variedad de especies animales y vegetales que existen en los distintos tipos de ecosistemas. Tipos de diversidad Países megadiversos ◦ Son países que albergan el mayor índice De que depende su biodiversidad de biodiversidad del planeta. ◦ Contienen el 70% de biodiversidad del ◦ Posición geográfica: se encuentran en la zona planeta. tropical. ◦ Aislamiento: los movimientos diastróficos del planeta han permitido la separación y aislamiento de los territorios. ◦ Diversidad de paisaje: geomorfología variada (relieve). ◦ Tamaño del país: una superficie amplia permite una mayor diversidad de paisajes. ◦ Historia evolutiva: constitución de regiones biogeográficas y de contacto entre ellas. ◦ Cultura: La domesticación de plantas y animales ha contribuido a la diversificación de los países. México como país megadiverso ◦ México concentra el 12% de la diversidad terrestre del planeta. Regiones México se encuentra en la región neartica y neotropical. biogeográficas Factores México tiene climas que van desde los cálidos tropicales y desérticos, Clima templados, fríos y hielos perpetuos. México presenta una geomorfología que Relieve va desde extensas llanuras, altiplanicies, depresiones y montañas. Biodiversidad Países con mayor número de especies y plantas Endemismos Factores que inciden en la perdida de biodiversidad Destrucción, fragmentación y destrucción del habitad. Contaminación Invasión de especies Sobreexplotación de los recursos naturales Ecosistemas humanizados Son ecosistemas naturales que han sido transformados y adaptados por el hombre para poder desarrollar sus sociedades. Ecosistema humanizado Zonas Otras Ciudades y agropecuarias actividades pueblos económicas Residencia, laborales, educación, políticas, Cultivo etc. Ganadería Eco-servicios Funciones de los ecosistemas: desde una perspectiva antropocéntrica es entendida como la potencialidad de generar servicios a la sociedad. Se clasifican en cuatro: 1. Regulación: la capacidad del ecosistema de regular los procesos ecológicos esenciales (ciclo del agua, ciclos biogeoquímicos, flujo de energía, dinámica de las comunidades) 2. Sustrato: la provisión de condiciones espaciales para el mantenimiento de la biodiversidad (habitad). 3. Producción: la capacidad de los ecosistemas para crear biomasa que pueda usarse como alimentos. 4. Información: la capacidad de los ecosistemas de contribuir al bienestar humano a través del conocimiento, la experiencia, y las relaciones culturales con la naturaleza  Funcionamiento de los Tipo de Servicio Eco-servicio Funciones, servicios y eco-servicios ecosistemas Mantenimiento de un clima favorable Cantidad y calidad de agua dulce disponible para los seres humanos Formación y mantenimiento de suelos fértiles Regulación Regulación Polinización de plantas útiles Prevención de plagas Control de especies exóticas invasoras Prevención de desastres naturales. Alimento (acuicultura, agricultura, ganadería) Abastecimiento Recursos forestales (plantaciones) Especies cinegéticas Sustrato (espacio físico) Especies animales y vegetales funcionales Regulación Áreas de cría de especies animales Especies cinegéticas Cultural Especies carismáticas y/o amenazadas Funcionamiento de los Tipo de Servicio Eco-servicio ecosistemas Alimento (agricultura, ganadería, pesca, caza, recolección de frutos, etc.) Regulación de la cantidad de agua dulce disponible para los humanos Producción Abastecimiento Recursos forestales Plantas medicinales Material para construcción, metales, piedras preciosas, etc. Energía y combustibles Recreación / Relax Ecoturismo Valores estéticos y paisajísticos Información Cultural Patrimonio natural / cultural / conocimiento local Valores espirituales Educación Investigación ECOLOGÍA DE ECOSISTEMAS Parte II: Materia y energía en el ecosistema REDES TRÓFICAS ECOSISTEMAS Cualquier comunidad biótica más o menos delimitada que vive en cierto ambiente. Es el conjunto formado por un sustrato físico (biotopo) y una parte viva (biocenosis). Son ejemplos de ecosistema un lago, una zona litoral, una marisma, un área de bosque mediterráneo, etc. Puesto que ningún organismo puede vivir fuera de su ambiente o sin relacionarse con otras especies, es la unidad funcional de la vida sostenible en la tierra. ECOSISTEMA Y BIOMA  En ecología existen dos términos muy importantes y que a menudo se emplean de manera indistinta. “Bioma” y “ecosistema” muchas veces se superponen, sin embargo, estos conceptos tienen significados y describen realidades diferentes Bioma Es un concepto relacionado con ecosistema, se refiere a un territorio (es el factor abiótico) en el cual existe una comunidad a gran escala de organismos, que comparten las mismas condiciones ambientales, tales como el clima y la geología.  Bioma y ecosistema Un bioma es un zona geográficamente definida con similares condiciones climáticas y similares comunidades de animales y plantas, por lo que engloba a un conjunto de ecosistemas característicos de una zona. RELACIONES ALIMENTARIAS Lasrelaciones tróficas o alimentarias son las que los seres vivos mantienen con su medio ambiente para la obtener materia y energía necesaria para su nutrición. Cadena y red Cadena alimentaria - secuencia lineal que muestra que organismos consumen otros organismos, haciendo una serie de niveles tróficos. Red alimentaria – diagrama más complejo que muestra relaciones alimentarias entre los organismos, no restringido a una jerarquía lineal. Cadena y red  Una cadena alimentaria en sentido estricto, tiene varias desventajas en caso de desaparecer un eslabón:  - Desaparecerán con él todos los eslabones siguientes pues se quedarán sin alimento.  - Se superpoblará el nivel inmediato anterior, pues ya no existe su predador.  - En consecuencia se desequilibrarán los niveles más bajos. Cadena trófica en la Antártida Red trófica en la Antártida Diferencias entre las cadenas terrestres y acuáticas Productores, consumidores y descomponedores  Los distintos organismos según obtengan su energía y materia del medio se clasifican en:  Productores: autótrofos; fabrican su propia materia orgánica a partir de la inorgánica utilizando la luz como Los arboles, hierbas, algas o productos inorgánicos como algunas bacterias y microorganismos.  Consumidores: heterótrofos, se alimentan de materia orgánica viva. Hay varios tipos: ◼ Herbívoros o consumidores primarios ◼ Carnívoros o consumidores secundarios, puede haber también terciarios o incluso cuaternarios. ◼ Omnívoros  Descomponedores: heterótrofos que se alimentan de restos de organismos y excrementos (detritos) transformándolo en compuestos inorgánicos. Como los hongos.  Cadenas tróficas 1er nivel trófico: Productores  En ecosistemas acuáticos los productores son las algas.  En un ecosistema terrestre los productores son las plantas  Se caracterizan por usar la energía solar para producir moléculas orgánicas (por ejemplo hidratos de carbono) y otros compuestos que luego serán transformados en energía química. Productores Las cadenas tróficas marinas tienden a ser más largas, es decir, contienen más eslabones que las terrestres y en cualquier caso siempre el primer eslabón lo constituye el fitoplancton bastante más pequeño que los productores terrestres lo que condiciona que sea comido totalmente a diferencia de lo que ocurre con los arbustos o árboles que son comidos por partes.  2ndo nivel trófico Consumidores Consumidores primarios Son los que se alimentan de los productores primarios y son denominados herbívoros. En los ecosistemas acuáticos (de agua dulce y salada) los herbívoros son típicamente pequeños crustáceos y moluscos.  2ndo nivel trófico Consumidores Consumidores primarios Son los que se alimentan de los productores primarios y son denominados herbívoros. En los ecosistemas terrestres los organismos pueden ser de distintos grupos y tamaños. Cadenas tróficas Consumidores secundarios:  Este grupo está constituido por animales que se comen a los animales herbívoros y por lo tanto son carnívoros, por ejemplo: quetognatos en el zooplancton, medusas y otros cnidarios, peces y en algunos casos hasta las orcas. Consumidores secundarios  Son consumidores secundarios terrestres: el león, el zorro, el puma, el lobo, el guepardo, el halcón, entre otros.  Consumidores secundarios Los consumidores secundarios, los carnívoros, que mientras en el ámbito terrestre no importa cuál sea su tamaño respecto a la presa en los ecosistemas marinos los consumidores aumentan proporcionalmente al nivel de consumición, es decir, el depredador siempre es mayor que la presa puesto que la traga totalmente sin descuartizarla como ocurre con los carnívoros terrestres.  Cadenas tróficas Consumidores terciarios  Se alimentan de los consumidores secundarios, y por lo tanto también son carnívoros, por ejemplo: Osos, hienas, orcas, nutrias, tiburón, calamares. A estos animales también se les llama grandes depredadores.  Cadenas tróficas  Los consumidores secundarios y terciarios pueden ser de tres tipos:  Predadores (cazan, capturan y matan a su presa),  Carroñeros (que se alimentan de cadáveres) y  Parásitos (que suelen ser más pequeños que su huésped)  Cadenas tróficas 3er nivel trófico Descomponedores  Son organismos que aprovechan la materia y la energía que aún contienen los restos de seres vivos, descomponiendo la materia orgánica en materia inorgánica.  A este grupo pertenecen los hongos, bacterias y otros microorganismos, quienes segregan enzimas digestivas sobre el material muerto o de desecho y luego absorben los productos de la digestión. ¿Cuántos niveles tróficos puede haber en un ecosistema? La producción vegetal se sostiene a partir de la energía de la luz solar y de nutrientes inorgánicos. A lo largo de la cadena trófica la energía fijada por las plantas se va perdiendo de acuerdo a las distintas eficiencias ecológicas La producción primaria neta y la eficiencia ecológica promedio ponen un límite al número de niveles tróficos  Flujo de energía en el ecosistema Está regido por dos leyes: Primera Ley de la Termodinámica → Segunda Ley de la termodinámica Flujo de energía y materia en el ecosistema Determinado por las interacciones dentro de las comunidades, entre ellas y su ambiente. Dos principios básicos subyacen a este movimiento: - los nutrimentos (materia) - la energía Transferencia de materia y energía ¿Cómo se mide la transferencia de materia y energía entre los niveles tróficos? Mediante los denominados: PARÁMETROS TRÓFICOS Los "principales" son: La biomasa (B) La producción (P) Estudiados bastante en ecología La productividad (p) El tiempo de renovación (T) y La eficiencia ecológica (E)  La Biomasa Cada nivel trófico está constituido por un conjunto de seres vivos, Si medimos la cantidad de masa de los mismos (e incluimos otros restos orgánicos: desechos, cadáveres,...), por unidad de superficie (o de volumen) obtendremos la BIOMASA (B). La biomasa se suele expresar en gramos (o kg) por unidad de superficie o volumen, o en calorías (1 gramo de materia orgánica corresponde, aproximadamente, con 4 ó 5 kcal.) La Biomasa Energía química de los alimentos se trasforma en otros tipos de energía → movimiento, calor, etc., y el material se convierte en nuevo material en el organismo. v Biomasa → esta constituida por la masa del organismo (kg, gramos o toneladas).  Pirámides de número, biomasa y energía Producción Si medimos el incremento de biomasa (por unidad de tiempo) en un nivel trófico determinado obtendremos la PRODUCCIÓN (P), para "dicho nivel". La producción también puede definirse como la cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico. Pero como es sabido... o no parte de la energía que pasa de un nivel trófico al siguiente se pierde (por ejemplo en la respiración (R)) Por ello se distingue entre producción bruta (PB) y producción neta (PN). RODUCCIÓN BRUTA (PB): Es la cantidad TOTAL de energía fijada (o almacenada) por un nivel trófico determinado por unidad de tiempo. PRODUCCIÓN NETA (PN): Es la cantidad de energía RESULTANTE almacenada por un nivel trófico determinado por unidad de tiempo... una vez que "se le ha restado" la "energía perdida". Así tenemos: PRODUCCIÓN NETA = PRODUCCIÓN BRUTA – RESPIRACIÓN PN = PB - R Flujos de energía  Las cadenas alimenticias raras veces sobrepasan 4 o 5 niveles tróficos.  Esto se ha explicado por la ley de física que indica que las transferencias de energía nunca son 100% eficientes  En cada transferencia se pierde energía en formas no utilizables (calor). Segunda ley de la termodinámica  Ley del 10% Al aplicar las leyes de la termodinámica al flujo de energía y materia y a la formación de biomasa, se ha considerado que al pasar de un nivel trófico a otro se obtiene sólo el 10% de la energía que se obtuvo en el nivel precedente, lo que significa que, de un 100% de energía capturada, los organismos ocupan el 90% en su metabolismo, movimiento, transporte, etc.  En función del nivel trófico considerado se habla de producción primaria y producción secundaria... y... "en ambos casos"... puede ser bruta o neta. PRODUCCIÓN PRIMARIA (PP): Es la energía fijada (normalmente por fotosíntesis) por los organismos productores. PRODUCCIÓN SECUNDARIA (PS): Es la energía que almacenan los consumidores, gracias al proceso de la alimentación. Productividad Si relacionamos la producción con la biomasa total del nivel trófico estudiado obtendremos "su" PRODUCTIVIDAD (p) (=TASA DE RENOVACIÓN). La productividad indica la producción de nueva biomasa en relación con la existente, o sea, la capacidad de renovación de la biomasa. p = PN/B El valor de la tasa de renovación varía entre cero y uno. Los ecosistemas "jóvenes“ los que se hallan "en expansión" suelen tener valores cercanos a uno. Los ecosistemas "viejos" presentan "productividades" próximas a cero.  Tiempo de Renovación Si medimos el tiempo que tarda un nivel trófico en renovar su biomasa... calcularíamos "su" TIEMPO DE RENOVACIÓN (TR)... TR: B/PN y "su valor" será el "inverso" a la productividad. Los ecosistemas jóvenes se renuevan muy rápidamente. Los ecosistemas maduros lo hacen muy, muy, muy lentamente. Eficiencia ecológica  Eficiencia ecológica: pirámides de número, biomasa y energía:  Eficiencia ecológica: energía asimilada por los productores como biomasa, y aprovechada o asimilada por los de niveles superiores.