ECOSISTEMAS 2020 (EDUC)

dianitapao14

Unidad 4

ECOSISTEMAS:

CUESTIÓN DE ESCALA?

G. CASTILLO-BELALCÁZAR


Sistemas y ecosistemas

• La Teoría General de

Sistemas fue introducida en

1930 por Ludwig Von

Bertalanffy (1901-1972). En

esta teoría se considera un

sistema como un conjunto

de componentes físicos,

teóricos (teorías y

planteamientos),

matemáticos (modelos), etc.

que forman y actúan como

un todo.

• En la naturaleza se los

conoce como ecosistemas.


¿Qué son los Sistemas?

• Las propiedades de los sistemas no pueden

describirse significativamente en términos de sus

elementos separados. La comprensión de los

sistemas sólo ocurre cuando se estudian

globalmente, involucrando todas las

interdependencias de sus partes.

• Debido a las interacciones entre las partes,

aparecen unas propiedades denominadas

emergentes que no están presentes si se

estudian por separado las partes que componen

el sistema.


¿Qué es un sistema ecológico?

Respiración

Energía

radiante

Caída

de

hojas

Productores

Consumo

Translocación

Nutrientes

Elementos

abióticos

Deposición

Descomposición

Consumidor

es

Nutrientes

Un sistema en el que interactúan elementos de la biocenosis y

el biotopo delimitados en el espacio y el tiempo por algún

aspecto ambiental que les da identidad y los diferencia de las

zonas vecinas.


Conceptos básicos

Características del Ecosistema

• Dado que el ecosistema presenta

cierta homogeneidad desde el

punto de vista topográfico,

climático, botánico, zoológico,

edáfico, hidrológico y geoquímico,

podemos considerarlo como

homogéneo.

• En cuanto a los límites del

ecosistema, estos rara vez son

naturales, la mayoría de las veces

están determinados por el ecólogo

de acuerdo a sus intereses como

investigador.


Ecosistemas

• Convenio sobre Diversidad Biológica :

“Es un complejo dinámico de comunidades

vegetales, animales y de microorganismos en su

medio no viviente que interactúan como una

unidad funcional materializada en un territorio, la

cual se caracteriza por presentar una

homogeneidad, en sus condiciones biofísicas y

antrópicas"

• (IAVH, 2003)


Historia del concepto

Concepción holística:

Frederick Clements (1916) equiparó a la sucesión

con el desarrollo de un Superorganismo:

«el organismo nace sobre un campo abandonado,

con las plantas invasoras presentes en el

sitio, se desarrolla y eventualmente llega a la

madurez...

Además de esto, cada formación

climax es capaz de reproducirse

a sí misma, repitiendo con

esencial fidelidad los estadios

de su desarrollo».


Historia del concepto

• En contraste, la idea individualista de

Henry Allan Gleason (1926), propuso

que las comunidades estaban

conformadas por poblaciones con

arreglos aleatorios, producto de los

patrones de distribución de cada

especie.

• Según este planteamiento, cada

especie tiene patrones individuales de

distribución y las comunidades son

simplemente el resultado de la

superposición de varias poblaciones

con una distribución común.


Historia del concepto

• Arthur George Tansley (1935):

• Propuso el término ecosistema por

primera vez, en un artículo titulado

“The use and Abuse of Vegetational

Concepts and Terms” en la revista

Ecology.

• Se basó en cuatro artículos publicados

por el ecólogo sudafricano John Philips

en (1931, 1934, 1935 y 1935) en The

Journal of ecology, relacionados con la

comunidad biótica, sucesión, desarrollo

y el climax y el organismo complejo,

respectivamente.


Historia del concepto

• En síntesis,

El ecosistema es una porción del espacio

geográfico definido, que se identifica

como la confluencia de una asociación de

clima, geoformas, sustratos, comunidades,

biotas y usos antrópicos específicos.

(Rodríguez, et al., 2004)


Historia del concepto

• Convenio sobre Diversidad Biológica :

“Es un complejo dinámico de comunidades

vegetales, animales y de microorganismos en

su medio no viviente que interactúan como

una unidad funcional materializada en un

territorio, la cual se caracteriza por presentar

una homogeneidad, en sus condiciones

biofísicas y antrópicas"

• (IAVH, 2003)


Propiedades del ecosistema

• Los ecosistemas son:

• Complejos (muchos componentes varían

constantemente al interactuar).

• Abiertos.

• Se organizan jerárquicamente.

• Se auto-organizan y auto-regulan debido a un gran

número de mecanismos de retroalimentación.


Propiedades del ecosistema

• El ambiente influye en el ecosistema determinando

sus condiciones .

• Las variables externas (funciones obligadas)

determinan las condiciones de las variables

internas (variables de estado) de un ecosistema.

• La amplia gama de ecosistemas diferentes es el

resultado de la gran cantidad de combinaciones de

las variables externas.

• Los ecosistemas son sistemas completos , por lo

tanto los estudios de la dinámica de los

ecosistemas requieren visión holística.


Cuales son los límites?

• Si es un sistema, implica que tiene límites y que podemos

distinguir entre el sistema y su entorno

– entorno en principio significa el resto del mundo más allá de los

límites del sistema

• La extensión de un ecosistema es siempre relativa:

• No constituye una unidad funcional indivisible y única, sino

que es posible subdividirlo en infinidad de unidades de

menor tamaño. Ej: la selva abarca, a su vez, otros

ecosistemas más específicos como el dosel, sotobosque,

hojarasca, etc.


Cuales son los límites?

• Los límites del ecosistema están definidos por la escala del

trabajo a realizar.

– La escala que se aplica para la definición de un ecosistema

depende de la función del ecosistema y está determinada por el

problema abordado

• Es importante entender la función y las reacciones de los

ecosistemas en la investigación ecológica y gestión

ambiental.


Propiedades emergentes

• Como resultado de las interacciones entre

elementos, surgen propiedades nuevas que no

pueden explicarse a partir de las propiedades

de los elementos aislados.

• Un sistema complejo está compuesto por

varias partes interconectadas o entrelazadas

cuyos vínculos contienen información

adicional y oculta al observador.


Propiedades emergentes

PRODUCTIVIDAD PRIMARIA

PRODUCTIVIDAD SECUNDARIA

VELOCIDAD Y PATRÓN DE MOVIMIENTO DE LA

MATERIA

VELOCIDAD Y PATRÓN DE MOVIMIENTO DE LA

ENERGÍA

ESTRUCTURA TRÓFICA (Niveles)

TASA DE DESCOMPOSICIÓN

EFICIENCIAS ECOLÓGICAS

BIOMASA EN PIE

ESPECIES CLAVE


COMPONENTES DE UN ECOSISTEMA

Componentes Estructurales

Factores abióticos

Componentes que

carecen de vida,

como por ejemplo

los minerales y el

agua), en la que

existen interacciones

vitales, fluye la

energía y circula la

materia.

Factores bióticos

Integrantes vivos

como los

microorganismos,

los vegetales y los

animales.


COMPONENTES DE UN ECOSISTEMA

Componentes Funcionales


FLUJO DE ENERGÍA


FLUJO DE ENERGÍA

Es el proceso de circulación de energía, de un nivel

trófico a otro a través de la cadena alimenticia. Es

unidireccional es decir en un solo sentido.

Todos los fenómenos de transformación de energía en los

ecosistemas se rigen por: la primera Ley de

Termodinámica: “la energía no se crea ni se destruye,

se transforma”; y la segunda Ley de Termodinámica:

“si la energía se transforma pasa de una forma más

organizada a otra más dispersa”


FLUJO DE ENERGÍA

• Los diagramas de energía son dibujos en que el flujo de

la energía por los niveles tróficos del ecosistema es

representado por un sistema de cañerías.


La Productividad en los ecosistemas.

Estructura Trófica.

• La materia y la energía pasan por los

ecosistemas.

– materia cíclica,

– energía unidireccional e irreversible

• Relación de los organismos para la

adquisición de nutrientes

• La base son los organismos

fotosintetizadores

• La energía captada se mueve a

través del ecosistema en una serie

de etapas las Cadenas y Redes

Tróficas

• En una aproximación muy general,

en cada transferencia la energía se

reduce a un décimo (regla del

diezmo)

• Las cadenas tróficas son diagramas

descriptivos en que cada eslabón de la

cadena representa una especie.

• Cada uno de estos eslabones (especies)

está relacionado con los adyacentes

por una relación trófica

Debido a la eficiencia de la transferencia de energía

solo pueden existir un número limitado de eslabones


Medidas de la productividad biológica y

eficiencia energética

Estimar la productividad biológica

de un ecosistema permite la

comparación de diferentes

ecosistemas.

Productividad Primaria Bruta

(PPB),

o fotosíntesis total, es la cantidad

de energía fijada por una

comunidad vegetal en una

superficie y tiempo

determinados;

Productividad Primaria Neta (PPN),

es la diferencia entre la Productividad Primaria Bruta (PPB) y el gasto

energético en respiración que realizan los componentes autótrofos del

ecosistema (plantas), destinado al mantenimiento de sus procesos vitales y al

crecimiento(RA).

PPN = PPB - RA


Medidas de la productividad biológica y

eficiencia energética

Prod. Neta del Ecosistema (PNE),

Es la diferencia entre la Productividad

Primaria Neta (PPN) y el gasto

energético en respiración (RH)de los

componentes heterótrofos del

ecosistema

También se puede calcular como la

diferencia entre la Productividad

Primaria Bruta (PPB) y el gasto

energético total en respiración, de

todos los componentes vivos del

ecosistema (Rtot).

PNE = PPN - RH

PNE = PPB - Rtot

Biomasa,

es la cantidad total de materia

viva presente en un momento

dado en un sistema biológico


CICLO DE NUTRIENTES


CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

• Se denomina ciclo biogeoquímico al movimiento

de cantidades masivas de

C, H, N, O, P, S, B, Ca, Cl, Cu, Fe, I, K, Mg, Na, Zn

y otros elementos entre los componentes

vivientes y no vivientes del ambiente (atmósfera

y sistemas acuáticos) mediante una serie de

procesos de producción y descomposición.

• Cada ciclo tiene diferentes rutas y diferentes

reservorios, o lugares de almacenamiento,

también llamados reservas, fuentes o

compartimentos, donde los elementos pueden

permanecer durante periodos cortos o largos de

tiempo; ello depende de la reactividad química

ele los elementos y de si pueden o no

encontrarse en estado gaseoso.


CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

• A partir de la revolución industrial, a principios del siglo XX, las

actividades humanas relacionadas con el uso de los recursos

naturales han dado lugar a importantes alteraciones del entorno

físico y biológico que ponen en peligro el mantenimiento del

equilibrio y la producción sostenida de los ecosistemas naturales.


CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

• Los ciclos están íntimamente relacionados

con la distribución de los seis elementos

más importantes:

•Hidrógeno,

•Carbono,

•Oxígeno,

• Nitrógeno,

• Fósforo

• Azufre,

• estos elementos representan el 95% de los

constituyentes de la materia viva.

• Aunque en la corteza terrestre existe

abundancia de estos elementos, la

disponibilidad de los mismos es limitada, ya

que no siempre están en la forma química

adecuada para que puedan ser asimilados

por los diferentes seres vivos, por ello han

de reciclarse continuamente para que sean

accesibles.


Tipos de ciclos biogeoquímicos

• Hidrológico. En el ciclo hidrológico, el agua circula entre el océano,

el aire, la tierra y la biota, este ciclo también distribuye el calor

solar sobre la superficie del planeta.

• Gaseoso. los nutrientes circulan principalmente entre la atmósfera

y los organismos vivos. En la mayoría de estos ciclos los elementos

son reciclados rápidamente, con frecuencia en horas o días. Los

principales ciclos gaseosos son: C, O, N.

• Sedimentario. los nutrientes circulan entre la corteza terrestre

(suelo, rocas y sedimentos), la hidrosfera y los organismos vivos.

Los elementos reciclan más lentamente que en el atmosférico. Los

elementos son retenidos en las rocas sedimentarias durante largo

tiempo geológico ( no tienen una fase gaseosa).Ej. P, Ca, Mg, Na, K.

• Mixtos. Tiene fase gaseosa y sedimentaria: S, Cl.


Ciclo Hidrológico


Ciclo Hidrológico

• El ciclo hidrológico comienza con la evaporación del agua desde la

superficie del océano.

• A medida que se eleva, el aire humedecido se enfría y el vapor se

transforma en agua: es la condensación. Las gotas se juntan y

forman una nube. Luego, caen por su propio peso: es la

precipitación.

• Si la atmósfera es muy fría el agua se cristaliza como nieve o

granizo, si es más cálida, caerán gotas de lluvia.

• Una parte del agua que llega a la superficie terrestre será

aprovechada por los seres vivos; otra escurrirá por el terreno hasta

llegar a un río, un lago o el océano. A este fenómeno se le conoce

como escorrentía.

• Otro porcentaje del agua se filtrará a través del suelo, formando

acuíferos o capas de agua subterránea, conocidas como capas

freáticas. Este proceso es la infiltración.

• Tarde o temprano, toda esta agua volverá nuevamente a la

atmósfera, debido principalmente a la evaporación.


Principales procesos

• Evaporación:

– Desde la superficie oceánica -- la superficie terrestre

– la transpiración en plantas -- sudoración y respiración en animales

– Los seres vivos contribuyen con un 10 % al agua que se incorpora a la

atmósfera.

• Condensación:

– Formación de nubes

• Precipitación.

– Agregación de microgotas que caen por aumento de peso

• Infiltración

– La proporción de agua que se infiltra y la que circula en superficie

(escorrentía) depende de la permeabilidad del sustrato, de la pendiente

y de la cobertura vegetal.

– Parte del agua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación o por la

transpiración de las plantas. Otra parte se incorpora a los acuíferos.


Principales procesos

• Escorrentía:

– el agua líquida se desplaza por acción de la gravedad sobre la superficie

del terreno.

– Es el principal agente geológico de erosión y de transporte de

sedimentos.

• Circulación subterránea

– circulación a favor de la gravedad

– agua intersticial puede remontar por fenómenos de presión y

capilaridad.

• Fusión.

– Paso a liquido, puede ser estacional o permanente

• Solidificación:

– formación de núcleos de cristalización que hacen bajar más aun la T°


Duración del ciclo

Depósito

Glaciares

Nieve estacional

Humedad del suelo

Agua subterránea: somera

Agua subterránea: profunda

Lagos

Ríos

Tiempo medio de

permanencia

20 a 100 años

2 a 6 meses

1 a 2 meses

100 a 200 años

10.000 años

50 a 100 años

2 a 6 meses

El tiempo medio de permanencia es el cociente entre el volumen total del depósito y

el caudal del intercambio de agua


Ciclo del Carbono


Ciclo del Carbono

• Este ciclo puede ser dividido en dos: el ciclo lento o

geológico y el ciclo rápido o biológico.

• Está constituido por cuatro reservorios principales de

carbono interconectados por rutas de intercambio.

• Los reservorios son la atmósfera, la biosfera terrestre

(incluye sistemas de agua dulce y material orgánico no vivo,

como el carbono del suelo), los océanos (que incluye el

carbono inorgánico disuelto, los organismos marítimos y la

materia no viva), y los sedimentos (que incluyen los

combustibles fósiles).

• Los movimientos anuales de carbono entre reservorios

ocurren debido a varios procesos químicos, físicos,

geológicos y biológicos.

• El océano contiene el fondo activo más grande de carbono

cerca de la superficie de la Tierra, pero la parte del océano

profundo no se intercambia rápidamente con la atmósfera.


Cantidad de carbono disponible en el

mundo

• Total = 49,000 G-Ton (1 G-ton = 10 9 toneladas)

• Carbón fósil = 22%

• Océanos = 71% (carbonato y bicarbonato 68%

+ materia orgánica muerta y el fitoplancton3%

• Ecosistemas terrestres,= 3%

• Atmósfera = 1% (circulante fotosíntesis)


Ciclo del Nitrógeno


• El N es un elemento estable,

que apenas se combina con

otros elementos y por tanto,

es difícil que los organismos

lo asimilen.

• Se necesita de una gran

cantidad de energía para

desdoblarlo y combinarlo

con otros elementos como el

carbono y el oxígeno.

• El ciclo del nitrógeno tiene

varias etapas, de las cuales

sólo la asimilación no es

realizada por bacterias

Ciclo del Nitrógeno


Fases del ciclo del Nitrógeno

• Fijación

• Nitrificación o

mineralización

• Asimilación

• Aminificación y

Amonificación

• Inmovilización

• Desnitrificación


Ciclo del Fósforo


Ciclo del Fósforo

• Los seres vivos toman el fósforo, P, en forma de

fosfatos a partir de las rocas fosfatadas, que mediante

meteorización se descomponen y liberan los fosfatos.

• Éstos pasan a los vegetales por el suelo y,

seguidamente, pasan a los animales. Cuando éstos

excretan, los descomponedores actúan volviendo a

producir fosfatos.

• En la descomposición bacteriana de los cadáveres, el

fósforo se libera en forma de ortofosfatos (PO4H2) que

pueden ser utilizados directamente por los vegetales

verdes, formando fosfato orgánico (biomasa vegetal).

• Una parte de estos fosfatos son arrastrados por las

aguas al mar.


Ciclo del Fósforo

• Una vez en el mar, solo existen dos mecanismos para el

reciclaje del fósforo desde el océano hacia los ecosistemas

terrestres: Uno es mediante las aves marinas que recogen

el fósforo que pasa a través de las cadenas alimentarias

marinas y que pueden devolverlo a la tierra firme en sus

excrementos.

• Además de la actividad de estos animales, hay la

posibilidad del levantamiento geológico de los sedimentos

del océano hacia tierra firme, un proceso medido en miles

de años; los restos de las algas, peces y los esqueletos de

los animales marinos dan lugar en el fondo del mar a rocas

fosfatadas, que afloran por movimientos orogénicos.

• El ciclo del fósforo difiere con respecto al del carbono,

nitrógeno y azufre en un aspecto principal. El fósforo no

forma compuestos volátiles que le permitan pasar de los

océanos a la atmósfera y desde allí retornar a tierra firme.


Ciclo del Azufre


Ciclo del Azufre

• Los intercambios de azufre, principalmente en su

forma de bióxido de azufre (SO2), se realizan entre las

comunidades acuáticas y terrestres, de una manera y

de otra en la atmósfera, en las rocas y en los

sedimentos oceánicos, en donde el azufre se encuentra

almacenado.

• El SO2 atmosférico se disuelve en el agua de lluvia o se

deposita en forma de vapor seco. El reciclaje local del

azufre, principalmente en forma de ion sulfato, se lleva

a cabo en ambos casos.

• Una parte del sulfuro de hidrógeno (H2S), producido

durante el reciclaje local del sulfuro, se oxida y se

forma SO2.


Formación de la lluvia ácida. Un exceso de óxidos

de azufre y nitrógeno es emitido a la atmósfera.


CADENAS ALIMENTICIAS


CADENAS ALIMENTICIAS

O TRÓFICAS

Podemos reconocer cuatro

tipos de cadenas tróficas.

• De los productores

• De los detritívoros

• De los parásitos

• De los descomponedores


Cadena de los productores

• También llamada de los herbívoros.

• Es la cadena fundamental. Las otras

cadenas le son colaterales y en último

término se basan en ella.

• Tiene inicio en los Productores.

• El término productores debe ser

entendido en relación a la producción

de materia orgánica y no de energía.

• En los ecosistemas terrestres son

fundamentalmente las plantas

fanerógamas; en los ecosistemas

marinos las algas del fitoplancton


Cadena de los productores

• Todos los eslabones que siguen, son

organismos Consumidores.

• El primer eslabón de consumidores,

segundo de la cadena, corresponde a los

Consumidores Primarios, e incluye sólo

animales fitófagos.

• El resto de los consumidores son animales

carnívoros.

• El tercer eslabón es el de los Carnívoros

Primarios, o Consumidores Secundarios.

• Éstos a su vez, constituyen la fuente de

energía para los carnívoros secundarios o

Consumidores Terciarios.

En los ecosistemas terrestres rara vez va más allá de cuatro y nunca más de cinco.

En los ecosistemas marinos puede alcanzar a seis.


Cadena de los parásitos

• Son cadenas colaterales a cualquiera

de las cadenas anteriores.

• Pueden presentarse series de

hiperparásitos dándose forma a la

cadena.

• Los parásitos dominan los vínculos

entre las especies de la red

alimentaria; en promedio, una red

alimentaria contiene más vínculos

entre los parásitos y sus receptores

que entre los depredadores y sus

presas.

• Pueden tener su origen en cualquier

eslabón de las cadenas de los

herbívoros o de los detritívoros


Cadena de los parásitos

• La vulnerabilidad a los depredadores

decrece en la cima de la cadena

alimentaria o nivel trófico más alto.

Sin embargo, la vulnerabilidad de los

organismos a los parásitos se

incrementa con el nivel trófico. Por

consiguiente, los animales de los

niveles tróficos intermedios son los

más vulnerables a los enemigos

naturales, siendo propensos a

diversos parásitos y a muchos

depredadores.

• En la cadena de los parásitos el

número de individuos va aumentando

en la medida que avanzamos en la

cadena, y el tamaño va disminuyendo.

• Esto es exactamente lo contrario a lo

que ocurre en la cadena de los

productores en que los organismos

van disminuyendo en número y

aumentando de tamaño

• "Cuando añadimos los parásitos a las

redes alimentarias, la pirámide

contiene una segunda pirámide

invertida de parásitos que son tan

abundantes como todas las demás

especies"


Cadena de los detritívoros

• Esta cadena tiene su primer eslabón

en un animal que consume materia

orgánica muerta, es decir, detritos

orgánicos.

• El consumo lo realizan comiendo,

ingiriendo, lo que los diferencian de

los organismos desintegradores.

• La mayoría de los detritívoros son

animales pequeños, p.e. insectos y

otros artrópodos (termitas, larvas de

moscas, escarabajos, almejas), pero

los hay también de gran tamaño, en

cuyo caso son llamados carroñeros,

como los buitres.


Cadena de los desintegradores o

descomponedores.

• En realidad no constituyen cadenas.

• Está integrada por organismos

saprobiontes —saprofitos y saprozoicos—

( = podrido) que

degradan la materia orgánica

muerta, preferentemente la

atomizada por los detritívoros,

destruyendo las moléculas orgánicas

complejas y liberando nutrientes.

• Proceso llamado mineralización.

• Los más importantes son bacterias

que degradan la materia muerta de

origen animal y los hongos que

actúan sobre la de origen vegetal.


• En un bosque tropical el 70% de la

energía fluye por la cadena de los

detritívoros y sólo el 30 % por la cadena

de los productores o herbívoros.

• Esto se invierte en los ecosistemas

marinos donde sólo el 25% de la energía

fluye por esta cadena; el 75 % fluye por

la de los productores.

• En las fosas marinas o medio abisal,

(zona afóticas), predomina la cadena de

los detritívoros. Hasta el 100% de la

energía proviene de los detritos que

llegan de las capas superficiales. En

algunas zonas el 1% puede ser energía

quimiotrófica


• En los ecosistemas no

encontramos cadenas

aisladas, ya que un mismo

vegetal puede servir de

alimento a varios animales

herbívoros y un herbívoro

ser comido por varios

tipos de carnívoros. De

modo que las cadenas

están conectadas para

formar redes tróficas.

Redes tróficas


Pirámides ecológicas

• Son representaciones

gráficas del ecosistema en

su aspecto trófico.

• Cada nivel trófico es

representado por una barra

proporcional al número de

individuos, la biomasa o la

energía del nivel trófico.


Pirámides ecológicas

Pirámide de los individuos o pirámide de números

• Este es el primer tipo de pirámide construida; hoy no se utiliza y sólo tiene

valor histórico.

• Se construye utilizando el número de individuos que hay en cada nivel trófico.

• Esta pirámide sobre-estima la importancia ecológica que los organismos

pequeños tienen para el ecosistema.

• No toma en consideración la variable tiempo; los datos con que se construyen

corresponden a los del momento en que se realiza la estimación del número

de individuos.


Pirámide de la Biomasa

La biomasa se

define como el

peso de la

materia viva y se

expresa como

peso seco por

unidad de

superficie.

• Tiene problemas similares a la anterior.

• Sobre-estima la importancia de los animales grandes y

tampoco considera el tiempo.

• Esto puede dar origen a absurdos como el que un nivel trófico

tenga una mayor amplitud que el nivel inferior del cual se

alimenta. Esta situación ocurre cuando se analizan

ecosistemas acuáticos.


Pirámide de la Biomasa

• En estos la producción se concentra en algas microscópicas que

tienen ciclos vitales cortos y reproducción rápida; son consumidas

con gran intensidad por el zooplancton herbívoro que es más

grande y posee ciclos vitales más largo.

• Como resultado, a pesar de la alta producción de las algas su

biomasa es más baja si la comparamos con la del zooplancton.


Pirámide de la energía

• Permite representar la verdadera importancia que los

organismos tienen para el ecosistema.

• Algunos organismos tienen biomasas pequeñas, pero la

energía total que ellos asimilan y transportan puede ser

considerablemente mayor que la asimilada por organismos

de mayor biomasa.


Pirámide de la energía

• Indica la cantidad de energía que fluye por cada nivel en una

unidad de tiempo, no en un momento determinado.

• No puede estar invertida. Siempre se va estrechando en

consonancia con la pérdida por transferencia que se produce

al pasar de un nivel a otro.


Representación de un ecosistema

El sistema ecológico real se esquematiza a partir de la

información biofísica, modelando de forma explícita los

flujos entrantes al sistema para desarrollar un inventario

de los procesos, reservas y flujos que están dentro de los

límites.

Para esto se usan símbolos propios de la teoría general de

sistemas

(Bertalanffy, L. 1991), que describen las interacciones,

destacando las más relevantes, y se organizan en una

tabla emergética.


Representación de un ecosistema

Símbolos del lenguaje energético para los distintos

componentes del sistema.

Ulgiati S. et al. (2007)


Elementos de un ecosistema

El sol es representado por el símbolo de fuente de energía, las

plantas verdes son representadas por el símbolo de productores y

los animales por el símbolo de los consumidores.

Las flechas representan el flujo de energía de una unidad a otra.

Muchos caminos cargan materiales y energía.

Un modelo es el diagrama que muestra importantes relaciones

en un vía simple.


• Partes internas de un

productor y un

consumidor.

Sumidero de calor.


Energía y dinero fluyen

en dirección opuesta.

Ecosistema forestal diseñado

con los símbolos.


DIAGRAMA GENERAL


DIMENSIÓN DE LOS

ECOSISTEMAS


Dimensión de los ecosistemas

• La extensión de un ecosistema es siempre relativa:

• No constituye una unidad funcional indivisible y única,

sino que es posible subdividirlo en infinidad de unidades

de menor tamaño. Por ejemplo, el ecosistema selva

abarca, a su vez, otros ecosistemas más específicos

como el que constituyen las copas de los árboles o un

tronco caído.

• Los límites del ecosistema están definidos por la escala

del trabajo a realizar y esta, por los objetivos de

investigación.

• El alcance de los objetivos determina una jerarquización

de los ecosistemas por su extensión.


Sistema de clasificación jerárquica de ecosistemas,

a diferentes escalas espaciales, propuesta por Klijn

NIVELES DE

CLASIFICACION

ESCALA

CARTOGRAFICA

INDICATIVA

UNIDAD

CARTOGRAFICA

BASICA

CARACTERISTICAS DE LA CLASIFICACION

ECOZONA 1: > 50.000.000 > 62.500 Km 2 Climáticas

ECOPROVINCIA 1: 50.000.000 - 62.500 - 2.500 Km 2 Geológicas y Geomorfológicas

10.000.000

ECORREGION 1: 10.000.000 - 2.500 - 100 Km 2 Litológicas y Geomorfólogicas

2.000.000

ECODISTRITO 1: 2.000.000 - 10.000 - 625 ha Hidrología superficial y subterránea

500.000

ECOSECCION 1: 500.000 - 625 - 25 ha Relieve, suelos

100.000

ECOSERIE 1: 100.000 - 25.000 25 - 1,5 ha Condiciones que afectan directamente al

crecimiento de la vegetación (suelo, régimen

hidrológico)

ECOTOPO 1: 25.000 - 5.000 1,5 - 0,25 ha Unidad espacial más pequeña que puede ser

cartografiada como polígonos y posee una

estructura de la vegetación homogénea

ECOELEMENTO 1: < 5.000 < 0,25 ha Elementos puntuales no cartografiables como

polígonos a escalas superiores


ECOZONA

• Ecozona es una parte de la superficie terrestre

representativa de una unidad ecológica a gran escala,

caracterizada por factores abióticos y bióticos

• El sistema fue enunciado por Niklos Udvardy,

basándose en los estudios y clasificaciones previas

realizadas por Sclater y Wallace.

• Las zonas que ocupan cada región, tienen unos límites

muy claros, debido a accidentes geográficos como

océanos o grandes cordilleras y otros difusos para los

científicos, cambiado de un autor a otro.


ECOZONA

(Región, reino o dominio biogeográfico)

• El sistema divide la tierra en ocho ecozonas:

• Paleártica ,

• Australiana o australasia

• Neártica,

• Indomalaya u oriental,

• Neotropical,

• Antártica

• Afrotropical o etiópica, • Oceánica


Las ecozonas se subdividen a su vez en Regiones Biogeográficas

En la región Neotropical se encuentran:

27. Caribeña

28. Venezolana-Guayanesa

29. Amazónica

30. Sudbrasileña

31. Andina

32. Argentina

33. De Juan Fernández


Clasificación de Wallace

• Permite la distinción de

grandes regiones separadas

por barreras naturales:

– Región Afrotropical,

– Región Antártica

– Complejo Australiano,

(Australasia - Región Oceánica)

– Complejo Holártico, (Región

Paleártica - Región Neártica)

– Región Indomalaya

– Región Neotropical


BIOMA

• Término propuesto por Clements (1916)

• un bioma puede considerarse como un conjunto de ecosistemas

terrestres afines por sus rasgos estructurales y funcionales, los

cuales se diferencian por sus características vegetales. (Walter,

1985; Hernández y Sánchez, 1992).

• Posteriormente, se precisó su significado:

– “El bioma posee una uniformidad fisonómica determinada por una

formación vegetal madura y estable”.

• Los biomas terrestres se diferencian entre sí por factores

climáticos como temperatura y pluviosidad. Ambos factores son

los que permiten el desarrollo de una determinada vegetación.

• Pueden ocupar grandes extensiones y aparecen en los distintos

continentes donde existen condiciones semejantes de clima y

suelos


BIOMAS DEL MUNDO:

Sarmiento (2001)

• Praderas y sabanas,

• Desiertos,

• Tundras,

• Taigas (bosques de

coníferas),

• Páramos y punas,

• Bosques templados

caducifolios,

• Bosques secos tropicales

(también caducifolios),

• Bosques lluviosos tropicales (de

altura y de bajío) siempreverdes,

• Biomas eólicos (altas montañas y

regiones polares),

• Biomas insulares (altamente

endémicos y oligoespecíficos),

• Biomas marinos (neríticos y

pelágicos)

• Bioma hadal (profundidades

oceánicas).


CLASIFICACIÓN REGIONAL DE LOS

BIOMAS

• De acuerdo con ciertas características de

clima, suelo y vegetación, los tipos de biomas

se definen como:

– Zonobiomas

– Orobiomas

– Pedobiomas


Zonobiomas

• Son biomas zonales delimitados por unos amplios y

peculiares caracteres climáticos, edáficos y de vegetación

zonal (clímax).

• Walter, creador del término, reconoce en la geobiosfera

nueve zonobiomas con sus correspondientes zonas

climáticas, cuya característica determinante es el clima:

Ecuatorial,

Tropical,

Subtropical árido,

Mediterráneo,

Templado cálido,

Templado,

Templado árido,

Boreal,

Ártico.


Orobiomas

• Definidos por la presencia de montañas que cambian el régimen

hídrico y forman cinturones o fajas de vegetación característicos

según la altitud y temperatura.

• Según el rango altitudinal se pueden distinguir tres grandes

zonas dentro de los orobiomas:

• Orobiomas bajos: entre 500 y 1.800 msnm y 18 a 24 °C.

• Orobiomas medios: entre 1.800 y 2.800 msnm, 12 a 18° C

• Orobiomas altos: de 2.800 a 4.500 msnm.

• Dentro del orobioma alto, se distinguen a la vez cinco franjas

bien definidas:

– Bosques de alta montaña (entre los 2.800 y 3.200 msnm )

– Subpáramo (3.200 hasta 3.500 -3600- msnm)

– Páramo propiamente dicho (3.500 y 4.100 msnm)

– Superpáramo o páramo alto (4.100 a 4500 –nieves-msnm)

– Nival (<4.500 msnm)


Pedobiomas

• Son biomas originados por un característico tipo de suelo,

generando condiciones azonales de la vegetación.

Dependen más del suelo y agua que del clima.

• Según el tipo de factor condicionante, se pueden distinguir

diferentes clases de pedobiomas:

– Litobiomas: lugares con suelo incipiente sobre roca dura.

– Halobiomas: zonas con suelos anegados con influencia salina.

– Helobiomas: lugares con mal drenaje, encharcamiento

permanente o con prolongado periodo de inundación.

– Peinobioma: formado bajo diversas condiciones climáticas y

elevaciones en las que pueden presentarse afloramientos

rocosos donde ocurren procesos de meteorización de las rocas y

una lenta formación de suelos que los recubre. Su precipitación

varía entre 1.700 y 3.000 mm/año.


Biomas de Colombia

• Para Colombia se identifican tres grandes

biomas definidos por Walter (1985), como

ambientes uniformes pertenecientes a un

zonobioma, orobioma o pedobioma:

– Gran bioma del desierto tropical,

– Gran bioma del bosque seco tropical,

– Gran bioma del bosque húmedo tropical.



REGIONES NATURALES DE COLOMBIA

Tradicionalmente Colombia se divide en

cinco regiones naturales continentales y

una región natural marítima:

Región Andina: parte colombiana de los

Andes, incluyendo los valles interandinos

de los ríos Cauca y Magdalena.

Región Amazónica: sur de la región

oriental de Colombia, plana de baja

altitud. Cuenca plana del río Amazonas.

Región Orinoquía: norte de la región

oriental de Colombia, región plana de

baja altitud. Cuenca plana del río

Orinoco.


REGIONES NATURALES DE COLOMBIA

Región Caribe: llanuras costeras del

Caribe colombiano y grupos

Montañosos de la región que no

pertenecen a los Andes (Montes de

María y Sierra Nevada de Santa Marta).

Región Pacífica: llanuras costeras del

Pacífico colombiano y grupos

montañosos de la región que no

pertenecen a los Andes, (Serranía del

Baudó).

Región Insular: islas colombianas no

consideradas islas costeras

(archipiélago de San Andrés y

Providencia y Malpelo).


ZONAS DE VIDA

“Una zona de vida es un grupo de asociaciones

vegetales dentro de una división natural del clima,

las cuales tomando en cuenta las condiciones

edáficas y las etapas de sucesión, tienen una

fisonomía similar en cualquier parte del mundo”


ZONAS DE VIDA

• Con fines de subsistencia, desde el inicio de la vida en

la tierra, el hombre se ha mostrado interesado en

conocer las relaciones entre el medio ambiente y los

recursos naturales que lo conforman y con el análisis

de las leyes que rigen los mismos y sus

interrelaciones, se empieza concretamente el estudio

de la Ecología.

• Este comprende el análisis de los componentes, desde

los más simples hasta los más complejos, partiendo

de los bióticos tales como genes, células, órganos,

poblaciones y comunidades, en relación con el medio

abiótico


ZONAS DE VIDA

• Lo cual a su vez origina sistemas genéticos, celulares,

de órganos y de poblaciones;

• Los animales o vegetales, al interactuar con los

componentes abióticos dan origen a los diferentes

ecosistemas del mundo que constituyen y son la base

de los estudios ecológicos;

• dichos ecosistemas han sido estudiados y analizados

por diferentes investigadores, entre ellos L.R.

Holdridge, dando origen también a diferentes

metodologías, pero con un solo fin: el de la

conservación del entorno para beneficio del hombre.


SISTEMA DE HOLDRIDGE

• El científico norteamericano

L. R. Holdridge, después de

trabajar seguidamente en

varios países del trópico

americano entre 1939 y

1946, concibió y propuso en

1947 su ya bien conocido

Sistema de Clasificación

Ecológica de las Zonas de

Vida del Mundo.

Dr. Leslie Holdridge,

29 de septiembre de 1907

Ledyard, Connecticut.

19 de junio de 1999.

Easton, Maryland,


SISTEMA DE HOLDRIDGE

• Este sistema se denominó originalmente “Un

Sistema Simple para la Clasificación de las

Formaciones Vegetales del Mundo”.

• Luego, se amplió el concepto de formaciones

vegetales a zonas de vida, porque sus

unidades no solo afectan la vegetación sino

también a los animales y, en general, cada

zona de vida representa un hábitat distintivo,

desde el punto de vista ecológico, y al fin un

estilo de vida diferente (Holdridge, 1967).


SISTEMA DE HOLDRIDGE

La unidad central es la

zona de vida que comparte

valores de temperatura,

precipitación y

evapotranspiración

El objetivo de dicha zonificación es el determinar áreas donde las

condiciones ambientales sean similares, con el fin de agrupar y

analizar las diferentes poblaciones y comunidades bióticas, para

así aprovechar mejor los recursos naturales sin deteriorarlos y

conservar el equilibrio ecológico.


DESCRIPCIÓN

• El sistema de Holdridge de Zonas de Vida permite

clasificar las diferentes áreas del mundo, desde el

ecuador hasta los polos (regiones latitudinales) y

desde el nivel del mar hasta las nieves perpetuas

(pisos altitudinales)


DESCRIPCIÓN

• La asociación se define como un ámbito de

condiciones ambientales dentro de una zona de vida,

junto con sus seres vivientes, cuyo complejo total de

fisonomía de las plantas y de actividad de los

animales es único;

– las asociaciones se pueden agrupar en cuatro clases

básicas: climáticas, edáficas, atmosféricas e hídricas.

• Este sistema esta basado en la fisonomía o apariencia

de la vegetación y no en la composición florística.

– Los factores que se tienen en cuenta para la clasificación

de una región son la biotemperatura y la precipitación.

– Los límites de las zonas de vida están definidos por los

valores medios anuales de dichos componentes.


DESCRIPCIÓN

• Otro elemento presente en las zonas de vida es

el de la evapotranspiración potencial (ETP), la

cual es el agua que se devuelve a la atmósfera

debido a los procesos combinados de

evaporación y transpiración, y se puede calcular

así:

– ETP = Biotemperatura X 58.93 (en milímetros

anuales)

• La relación de evapotranspiración potencial o

sea la relación entre la evapotranspiración y la

lluvia media anual, es un índice de humedad

que determina las provincias de humedad.


DESCRIPCIÓN

• Cada zona de vida está representada por un

hexágono en un modelo matemático, donde la

respectiva unidad está definida por valores

promedio anuales de biotemperatura y

precipitación.

• Esto indica que dentro de cada hexágono, se

ubican series de Zonas de Vida con idénticas

condiciones de biotemperatura, precipitación y

humedad.


El resultado de la radiación solar es la

temperatura, la cual se puede ver afectada

por los movimientos de la masa de aire en un

sitio determinado;

– algunos investigadores opinan que con las

mediciones de la radiación solar se obtienen

valores más precisos para determinar la

temperatura, pero es más difícil medir la

radiación solar, por lo tanto se utiliza solamente

el termómetro, pues éste registra bien los valores

combinados de radiación solar y los movimientos

de masa del aire.


BIOTEMPERATURA

El crecimiento vegetativo de las plantas, se ha

estimado que ocurre entre los 0°C y 30°C de

temperatura; entonces los valores que se

encuentren situados entre estos límites se les

denomina “biotemperatura”, primer factor

para determinar una zona de vida.


LA PRECIPITACIÓN

• Es el segundo factor que define la zona de vida y

el valor utilizado es el total anual de lluvias en

milímetros;

• Para obtener resultados confiables, estos

promedios, en lo posible deben tomarse con

base en datos de 10 años como mínimo.

• Los niveles de precipitación de los pisos

altitudinales, determinan diferentes

asociaciones de vegetación, desde el matorral

desértico hasta el pluvial tropical.


LA HUMEDAD

• La precipitación no es una medida directa de la

humedad, pues la lluvia no es utilizada directamente

por las plantas, sino que es almacenada en el suelo y

luego aprovechada por las mismas;

• el valor más aproximado para medir la humedad, es

la relación de la evapotranspiración, considerándose

ésta como la función directa del balance positivo de la

energía calorífica que actúa a través de la vegetación,

o sea la temperatura;

• la integración de la evaporación y la transpiración,

constituye el proceso de evapotranspiración.


• La asociación de la humedad con la precipitación

ha dado lugar a algunas confusiones,

– a pesar de que existe una correlación directa entre

ellas con una misma temperatura y en una región

latitudinal determinada y la correlación entre la

precipitación-humedad no es tan directa cuando se

encuentra en diferentes pisos altitudinales o

regiones latitudinales,

– la humedad del ambiente está determinada por la

relación de la temperatura y la precipitación,

independiente de otras fuentes de humedad.


Para determinar una Zona de Vida se calcula la temperatura media

y la precipitación total anual y el punto donde se intercepten las

líneas de biotemperatura y precipitación define la localización del

sitio en el diagrama y por consiguiente en el mapa.


Al interior de cada hexágono se halla el nombre de la vegetación primaria

que existe o que debería existir si el medio no hubiera sido alterado; o

sea que la nomenclatura hace referencia a la vegetación natural clímax

que hay o que podría establecerse en la zona determinada.


Cuando no existen registros climáticos se deben seguir algunos criterios y

observaciones de la zona, como el análisis de la fisionomía, formas

biológicas y especies vegetales indicadoras, que sean representativas de

cada unidad bioclimática.


Cada Zona de Vida esta representada por un color, en el símbolo las letras

minúsculas corresponden al nombre dado por la humedad y las

mayúsculas a la biotemperatura, ejemplo: bosque húmedo Tropical, el

cual se representa así: bh-T;


En la parte exterior de los hexágonos, se encuentran en el diagrama unos

triángulos pequeños, que indican zonas transicionales, y que poseen

características climáticas y de vegetación de las Zonas de Vida adyacentes

o más cercanas; pueden ser hacia el frío o hacia el cálido.


Comúnmente se reconocen las siguientes zonas de vida,

entre paréntesis se incluyen las siglas con que se reconoce cada

una de las zonas de vida.

BOSQUES SECOS

• Bosque muy seco tropical (bms-T) pma 500-1000 >24°C

• Bosque seco subtropical (bs-ST) pma 500-1000 <24°C

• Bosque seco tropical (bs-T) pma 700-2000 <24°C

• Bosque seco premontano (bs-PM) pma 550-1100 18-24°C

• Bosque seco montano bajo (bs-MB) pma 500-1000 12-18°C


Comúnmente se reconocen las siguientes zonas de vida,

entre paréntesis se incluyen las siglas con que se reconoce cada

una de las zonas de vida.

BOSQUES HÚMEDOS

• Bosque húmedo montano (bh-M) pma 500-1000 6-12°C

• Bosque húmedo montano bajo (bh-MB) pma 1000-2000 >12°C

• Bosque húmedo premontano (bh-PM) pma 1100-1200 18-24°C

• Bosque húmedo subtropical (bh-ST) pma 1000-2000 18-24°C

• Bosque húmedo tropical (bh-T) pma 2000-4000 >24°C


Comúnmente se reconocen las siguientes zonas de vida,

entre paréntesis se incluyen las siglas con que se reconoce cada

una de las zonas de vida.

BOSQUES MUY HÚMEDOS

• Bosque muy húmedo premontano (bmh-PM) 2000-4000 18-24°C

• Bosque muy húmedo tropical (bmh-T) 4000-8000 >24°C

• Bosque muy húmedo montano bajo (bmh-MB)2000-4000 12-18°C

• Bosque muy húmedo montano (bmh-M) 1000-2000 6-12°C

• Bosque muy húmedo subtropical (bmh-ST) 2000-4000 17-24°C


Comúnmente se reconocen las siguientes zonas de vida,

entre paréntesis se incluyen las siglas con que se reconoce cada

una de las zonas de vida.

BOSQUES PLUVIALES

• Bosque pluvial tropical (bp-T) pma >8000 >24°C

• Bosque pluvial premontano (bp-PM) pma 4000-8000 >24°C

• Bosque pluvial montano bajo (bp-MB) pma >4000 12-18°C

• Bosque pluvial montano (bp-M) pma >2000 6-12°C

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