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TEMA 9. LOS ECOSISTEMAS - Biología El Valle

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Colegio <strong>El</strong> <strong>Valle</strong> Departamento de Biología y Geología <br />

4º ESO <br />

<strong>TEMA</strong> <strong>9.</strong> EL ECOSIS<strong>TEMA</strong> <br />

LA ECOLOGÍA Y <strong>LOS</strong> ECOSIS<strong>TEMA</strong>S <br />

ECOLOGÍA <br />

Es la rama de la biología que estudia las relaciones de los seres vivos entre sí y la de estos con el <br />

ambiente que los rodea. Sus unidades fundamentales de estudio son los ecosistemas. <br />

ECOSIS<strong>TEMA</strong> <br />

Está formado por dos componentes fundamentales que interaccionan entre sí: biotopo y biocinesis. <br />

1. Biotopo. A su vez está formado por: <br />

• Medio físico: Son el medio aéreo y el medio acuático. <br />

• Factores físico-­‐químicos: Son variables e influyen en los seres vivos. Algunos de ellos son la <br />

luz solar, la temperatura, la salinidad, los gases y el suelo. Uno de ellos puede impedir el <br />

crecimiento de una población en el ecosistema aunque otros no lo hagan; por eso recibe el <br />

nombre de factor limitante. <br />

2. Biocinesis. Es el conjunto de seres vivos del ecosistema, y se distribuyen en el espacio de la <br />

forma más eficaz para aprovechar adecuadamente los recursos del medio. Cada comunidad <br />

posee una estructura vertical y una estructura horizontal. <br />

• Estructura vertical. Se puede encontrar en un bosque mediterráneo, el cual presenta los <br />

siguientes estratos de vegetación: <br />

- Estrato arbóreo. Formado por árboles de gran porte, como encinas y alcornoques. <br />

- Estrato lianiforme. Formado por plantas trepadoras que se apoyan en árboles y <br />

arbustos para crecer y buscar la luz, como hiedras y madreselvas. <br />

- Estrato arbustivo. Formado por especies de menor tamaño, como retamas, lentiscos y <br />

romeros. <br />

- Estrato herbáceo. Formado por plantas anuales bajas, como jaras, zarzamoras y <br />

jaramagos. <br />

• Estructura horizontal. Está condicionada por la distribución de los seres vivos de cada <br />

población y puede seguir los siguientes modelos: <br />

- Distribución al azar. Los individuos ocupan un espacio sin seguir un patrón de <br />

distribución. Es característico de especies con un amplio margen de tolerancia que no se <br />

reúnen en grupos. <br />

Ejemplo: Amapolas en un trigal. <br />

- Distribución uniforme. Cada individuo ocupa un área y mantiene una distancia más o <br />

menos constante con otros individuos de la misma especie. Este modelo aparece en casos <br />

de gran competencia entre los individuos de la misma especie, debido a algún factor <br />

limitante. <br />

Ejemplo: <strong>El</strong> petirrojo, que es un ave territorial. <br />

- Distribución en agregados. Los individuos se organizan en grupos de distintos tamaños <br />

por razones de reproducción, defensa o migración. <br />

Ejemplo: Herbívoros de la sabana. <br />

FUNCIONAMIENTO DEL ECOSIS<strong>TEMA</strong> <br />

Los seres vivos necesitan materia y energía para mantener y desarrollar su compleja estructura. <br />

Según la modalidad de nutrición, los organismos se clasifican en tres niveles tróficos: <br />

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A. PRODUCTORES <br />

Son seres vivos autótrofos que constituyen la vía de entrada de materia y energía de los <br />

ecosistemas. <strong>El</strong>aboran moléculas orgánicas ricas en energía a partir de materia inorgánica <br />

empleando la energía solar o de reacciones químicas. Son las plantas, algas y bacterias verde-­azuladas.<br />

<br />

Gracias a la fotosíntesis y quimiosíntesis, los productores transforman la energía solar o la <br />

procedente de reacciones químicas en materia orgánica, principalmente glucosa. <br />

Estas moléculas son empleadas por todos los seres vivos en la respiración celular para obtener <br />

la energía que necesitan para los procesos vitales. Una parte de esa energía se transforma en <br />

calor, escapa al medio y no se puede usar de nuevo. <br />

B. CONSUMIDORES <br />

Son seres vivos heterótrofos incapaces de elaborar su propia materia orgánica, por lo que tienen <br />

que consumirla de otros que pueden fabricarla. Esta materia orgánica incorporada proporciona, <br />

mediante la respiración celular, la energía necesaria para mantener y desarrollar su estructura. <br />

Hay tres tipos de consumidores: <br />

• Consumidores primarios. Son animales herbívoros que se alimentan de productores. <br />

Ejemplos: <strong>El</strong> conejo, los corzos, las orugas. <br />

• Consumidores secundarios. Son animales carnívoros que se alimentan de <br />

consumidores primarios. <br />

Ejemplo: Lince, lobo, comadreja, tejón, lagartos… <br />

• Consumidores finales. Son animales que se alimentan de otros carnívoros. <br />

Ejemplos: Hiena, águila culebrera. <br />

C. DESCOMPONEDORES <br />

Son organismos heterótrofos que obtienen sus nutrientes mediante la descomposición de <br />

cadáveres y restos orgánicos de cualquier nivel trófico. Transforman las moléculas orgánicas <br />

que formaron parte de seres vivos, en moléculas inorgánicas, como CO 2, agua y sales minerales, <br />

que serán reutilizados de nuevo por los productores. <br />

Ejemplo: Algunos hongos y bacterias. <br />

LAS PIRÁMIDES TRÓFICAS <br />

Son representaciones gráficas que permiten estudiar y comparar los diferentes niveles tróficos en un <br />

ecosistema. <br />

Existen tres tipos de pirámides tróficas: <br />

Pirámides de números. Representan el número de individuos de cada nivel trófico. <br />

Generalmente, el número de productores es mucho mayor que el de consumidores primarios, y <br />

este, a su vez, es mayor que el de consumidores secundarios. <br />

En ocasiones las pirámides están invertidas, es decir, la base es más estrecha que los niveles <br />

superiores. Esto ocurre en el caso de organismos parásitos, que son más numerosos que sus <br />

hospedadores. <br />

Pirámides de biomasa. Representan la cantidad de materia orgánica por unidad de superficie <br />

o de volumen presente en cada nivel trófico en un momento concreto. <br />

Pirámides de energía. Representa la energía que es transferida a cada nivel. La energía solar <br />

asimilada por los seres fotosintetizadotes la usan los demás seres vivos en las cadenas tróficas. <br />

La mayor parte de esta energía es empleada por los productores y sólo una parte se transfiere a <br />

un nivel superior. <br />

CADENAS Y REDES TRÓFICAS <br />

La transferencia de materia y energía en los ecosistemas se lleva a cabo mediante relaciones tróficas. <br />

Las cadenas y redes tróficas son representaciones que sirven para visualizar los flujos energéticos y de <br />

materia entre los diferentes niveles tróficos. <br />

CADENAS TRÓFICAS <br />

Son secuencias lineales de relaciones alimentarias entre los seres vivos de un ecosistema, en la que cada <br />

especie constituye un eslabón de la cadena. <br />

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En estos diagramas, el sentido de las transferencias de materia y energía se representa mediante <br />

flechas. Cada flecha une un elemento con el siguiente e indica el sentido de la transferencia, no la acción <br />

del depredador sobre la presa. <br />

REDES TRÓFICAS <br />

Son el conjunto de relaciones alimentarias entre los organismos de una comunidad. <br />

• Las especies generalistas emplean recursos abundantes y de distintos tipos, según la <br />

zona y la época del año. <br />

Ejemplos: <strong>El</strong> zorro, el oso pardo, el ratonero. <br />

• Las especies especialistas requieren recursos muy específicos. <br />

Ejemplos: <strong>El</strong> lince o el águila imperial ibérica se alimentan casi exclusivamente de <br />

conejos. <br />

Una especie puede ocupar diferentes nichos ecológicos en distintos ecosistemas en función del alimento <br />

disponible, las especies competidoras o las condiciones físico-­‐químicas de su hábitat. <br />

Hábitat es el lugar donde vive una especie o una población. <br />

Ejemplo: Las cigüeñas son aves migratorias que pasan el invierno en África y la primavera y el verano en <br />

la Península Ibérica, pero en los últimos años están encontrando comida en los grandes basureros y <br />

muchos individuos ya no migran al continente africano durante el invierno. <br />

Ejemplo: Los anfibios ocupan distintos nichos dependiendo de la fase de su ciclo biológico. Un renacuajo <br />

es un consumidor primario que se alimenta de plantas, pero la rana adulta es un consumidor secundario <br />

que se alimenta de insectos. <br />

MÉTODOS PARA DETERMINAR LA ALIMENTACIÓN EN ANIMALES <br />

Para elaborar un diagrama que represente una red trófica de un ecosistema es necesario conocer la <br />

dieta de cada una de las especies de la comunidad. <br />

Para ello se emplean diversos métodos: <br />

Observación directa. Consiste en observar al animal en el momento de la ingesta. Esto no <br />

siempre es posible, ya que algunas especies viven en lugares inaccesibles, son de pequeño <br />

tamaño o se alimentan durante la noche. <br />

Análisis del contenido estomacal. Puede causar daños al individuo que se está estudiando, ya <br />

que hay que extraer la ingesta del interior del aparato digestivo. No siempre es fácil identificar la <br />

especie ingerida con los restos parcialmente digeridos. <br />

Estudio de las heces. Los excrementos contienen restos no digeridos de los alimentos que <br />

permiten conocer la dieta del animal. Se pueden encontrar restos de caparazones, huesos, pelos, <br />

escamas, semillas o fibras vegetales. <br />

Análisis de las egagrópilas. Los hábitos alimenticios de las rapaces se estudian examinando <br />

unas bolas que regurgitan llamadas egagrópilas. Están formadas por huesos, plumas, pelos, etc., <br />

que la rapaz no puede digerir cuando traga a su presa entera. <br />

Las egagrópilas se pueden encontrar cerca de los nidos de las rapaces. <br />

<strong>LOS</strong> CIC<strong>LOS</strong> BIOGEOQUÍMICOS <br />

Es el recorrido que sigue un elemento químico pasando, alternativamente, por el medio físico y por los <br />

organismos. <br />

Se clasifican en dos grandes grupos: <br />

Ciclos biogeoquímicos gaseosos. Su principal reservorio está en la atmósfera o en la hidrosfera <br />

(en disolución). Son ciclos globales, de circulación rápida y los elementos siempre están a <br />

disposición de los seres vivos. <br />

Ejemplos: Ciclo del carbono y del nitrógeno. <br />

Ciclos biogeoquímicos sedimentarios. Su reservorio principal se localiza en la litosfera. Son <br />

ciclos locales porque su circulación es lenta, debido a la limitación del paso del medio físico a los <br />

seres vivos. <br />

Ejemplo: Ciclo del fósforo. <br />

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1. CICLO DEL CARBONO <br />

<strong>El</strong> carbono es el elemento más abundante de los seres vivos, ya que constituye el 63% de su peso seco. <br />

Sus átomos se unen mediante enlaces covalentes y forman largas cadenas en las que se integran los <br />

demás bioelementos. En la corteza terrestre es un elemento escaso y en la atmósfera se encuentra en <br />

forma de CO 2. <br />

Etapas del ciclo del carbono <br />

• Fotosíntesis. Los organismos autótrofos son los <br />

únicos capaces de fijar el dióxido de carbono <br />

presente en la atmósfera o disuelto en el agua, <br />

originando moléculas orgánicas. Los organismos <br />

heterótrofos obtienen el carbono de la ingesta de <br />

los alimentos ricos en moléculas orgánicas <br />

formadas previamente por los autótrofos. <br />

• Respiración. Los seres vivos utilizan el O 2 para <br />

obtener la energía acumulada en los enlaces <br />

covalentes de las moléculas orgánicas. En este <br />

proceso se libera CO 2 y agua, que vuelve al medio <br />

para su posterior reutilización. <br />

• Incorporación del carbono inorgánico. Algunos <br />

organismos acuáticos incorporan parte del CO 2 <br />

disuelto en el agua para formar sus conchas, pero <br />

no pueden transformarlo en materia orgánica. Al <br />

morir, depositan sus caparazones en las cuencas de <br />

sedimentación, donde formarán rocas calcáreas. La <br />

disolución de una parte de estos sedimentos <br />

reintegra los carbonatos al agua, y serán utilizados <br />

por los seres vivos. La otra parte se incorpora al <br />

ciclo de las rocas, por lo que este carbono permanecerá alejado de la superficie durante millones <br />

de años, pero puede volver a la atmósfera mediante la actividad volcánica. <br />

• Fermentación. Es la descomposición de la materia orgánica en ausencia de oxígeno. La realizan <br />

microorganismos heterótrofos anaerobios, que degradan la materia orgánica produciendo CO 2, <br />

ácidos y alcoholes. <br />

• Combustión. <strong>El</strong> carbón y el petróleo se generan por la descomposición de restos de seres vivos <br />

acumulados en cuencas de sedimentación poco profundas. Estas rocas Organógenas constituyen <br />

una reserva de carbono, ya que queda acumulado durante millones de años en el subsuelo. La <br />

combustión es un proceso que se caracteriza por la liberación de una gran cantidad de luz y <br />

calor. En esta reacción de oxidación se libera CO 2 y otros gases. La combustión del carbón y el <br />

petróleo reintegra este gas a la atmósfera. <br />

http://platea.pntic.mec.es/~cmarti3/CTMA/BIOSFERA/CICLO_C.gif<br />

2. CICLO DEL NITRÓGENO <br />

<strong>El</strong> nitrógeno es el principal componente de la atmósfera, ya que constituye el 78% de su volumen. Pero a <br />

pesar de su abundancia sólo puede ser incorporado a las moléculas orgánicas por algunas bacterias y <br />

algas microscópicas. <br />

En este ciclo se diferencian cinco etapas: <br />

Fijación del nitrógeno atmosférico. La mayoría de los productores incorporan el nitrógeno en <br />

forma de amonio (NH 3<br />

+) o nitrato (NO 3). La fijación del nitrógeno atmosférico se realiza a partir <br />

de tres vías: <br />

- Fijación atmosférica. Se produce gracias a la energía de las tormentas, que favorece la <br />

formación de compuestos de nitrógeno que caen al suelo, donde pueden ser absorbidos <br />

por las plantas. <br />

- Fijación industrial. Debida a la fabricación de fertilizantes para explotaciones agrícolas. Se <br />

hace reaccionar el nitrógeno atmosférico con hidrógeno extraído de yacimientos de gas <br />

natural o petróleo, obteniéndose amoníaco o nitrato empleados como fertilizantes. <br />

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- Fijación biológica. Sólo lo llevan a cabo algunas bacterias simbiontes del género <br />

Rhizobium, presentes en las raíces de algunas leguminosas, así como bacterias del género <br />

Azotobacter que viven en el suelo. <br />

Nitrificación. Consiste en la transformación del ión amonio en nitrato y es llevado a cabo por <br />

bacterias que habitan en el suelo. Este proceso permite la incorporación del nitrógeno por las <br />

plantas, ya que, aunque estas puedan incorporar tanto amonio como nitrato, el amonio no está <br />

disponible para las plantas. <br />

Asimilación. Es la incorporación del nitrógeno a los aminoácidos. Para ello, los organismos <br />

autótrofos transforman el ión nitrato en amonio dentro de sus células, el cual pasará a formar <br />

parte de las proteínas. <br />

Amonificación. La mayor parte del nitrógeno del suelo procede de la descomposición de la <br />

materia orgánica depositada tras la muerte de los seres vivos. Esta materia orgánica contiene <br />

moléculas orgánicas ricas en energía que aprovechan algunas bacterias y hongos del suelo, los <br />

cuales liberan ión amonio que puede ser empleado por los seres vivos. <br />

Desnitrificación. En suelos completamente saturados de agua hay un empobrecimiento en <br />

oxígeno que favorece el crecimiento de algunos microorganismos anaerobios. Estos tienen <br />

capacidad de obtener energía transformando los nitratos del suelo en nitrógeno, el cual es <br />

reintegrado de nuevo a la atmósfera. <br />

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