ECOSISTEMAS 2020 (EDUC)

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