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• Hector de la Cruz

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16/09/2014

EL ECOSISTEMA Un ecosistema es un sistema natural que está formado por un conjunto de organismos vivos (biocenosis), medio físico donde se relacionan (biotopo) y la influencia humana (tecnósfera).
Un ecosistema es una unidad compuesta de organismos interdependientes que comparten el mismo hábitat.


EL ECOSISTEMA. COMPONENTES. CLASIFICACIÓN

Fernando M. Toribio Román

SÍMBOLO DEL LENGUAJE ENERGÉTICO DE H.T. ODUM USADOS EN LOS DIAGRAMAS DE ECOSISTEMAS Circuito de energía (flujo de energía)

___ __ _

Lluvia

Consumidor (usa la energía del productor para mantenerse a si mismo)

Fuente de energía (origen de la energía externa del sistema)

___ __ _

MODELO DE ECOSISTEMA, PARA UN BOSQUE DE PINOS DE LA FLORIDA

Desagüe

Suelo, agua, productos, orgánicos, nutrientes

___ __ _ Almacenamiento (un compartimiento para almacenar energía)

Fosa de calor (energía degradada tras emplearse para trabajo)

___ __ _

___ __ _

Productor (convierte y concentra la energía solar)

$

Interacción (dos o mas flujos energéticos usados para producir energía de alta calidad) Transacción de capital (flujo de dinero usado para pagar por el flujo de energía)

Animales

Basura

Sol

Microorganismos

Arboles y otras plantas Respiración

___ __ _

MODELO DE ECOSISTEMA AMBIENTE DE ENTRADA

AMBIENTE DE SALIDA Otra energía

SISTEMA (como este delimitado)

Sol

Energía procesada y materiales; emigración de organismos

___ __ _ Alimentación de materiales; inmigración de organismos

___ __ _

Figura 1.5 Partes internas de un productor y un consumidor.

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FIGURA. ECOSISTEMA FORESTAL DISEÑADO CON LOS SÍMBOLOS.

EL SÍMBOLO DE TRANSACCIÓN MONETARIA. MONETARIA.


FIGURA .ENERGÍA Y DINERO FLUYEN EN DIRECCIÓN OPUESTA.

En un sistema económico que incluye dinero, este es utilizado para pagar bienes y servicios. Como se muestra en la Figura siguiente, la energía fluye en una dirección (las líneas sólidas) mientras que el dinero fluye en dirección opuesta (línea interrumpida). La carne y las cosechas van desde la hacienda hasta la ciudad, y los dólares retornan para pagarlos.

EL ECOSISTEMA: COMPONENTES ECOSISTEMA

Biocenosis

Biotopo

Tecnósfera

COMPONENTES 1. BIOCENOSIS


La biocenosis, biocenosis término originado en el año 1877, también es conocida como comunidad biótica o comunidad ecológica, ecológica es un conjunto de organismos de todas las especies coexistentes dentro de un espacio definido que se llama biotopo.

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BIOCENOSIS


La división dela biocenosis está dada por la fitocenosis, que son el conjunto de animales, por la zoocenosis, que es el conjunto de animales y finalmente por microbiocenosis, que son el conjunto de los microorganismos.

BIOCENOSIS Ninguna biocenosis es permanente. Mientras algunas sufren cambios bruscos, otras siguen iguales durante cientos de años.
En toda comunidad existe una sucesión de comunidades, comenzando con la fase exploradora, luego la fase de maduración y finalmente la fase permanente que es conocida como clímax.


Dentro de cada biocenosis, y en función de la presencia más o menos abundante de las especies, se dan diferentes grados de sociabilidad. Esta es la estructura horizontal de la biocenosis. Según el grado de sociabilidad tendremos:

Además de la estructura horizontal, también se puede observar una estructura vertical: la estratificación. En la estratificación distinguimos diferentes pisos:

1.- Poblamiento puro, cuando se forma un bosque compacto con una sola especie. 2.- Colonias, cuando el bosque se disemina por el país dejando áreas sin cubrir. 3.- Matojos, cuando varios individuos de la especie se concentran en determinados puntos sin aparente relación entre sí. 4.- Individuos, Individuos cuando estos se encuentran solos y aislados diseminados por el país.

EJEMPLO:

1.- Arborescente, (superior e inferior). 2.- Arbustivo. 3.- Subarbustivo. 4.- Herbáceo. 5.- Criptogámico. 6.- Subterráneo, donde se incluyen las raíces.

¿CÓMO SE COMPORTAN LAS ESPECIES FRENTE A GRADIENTES AMBIENTALES? Las especies aisladas muestran curvas gausianas frente a gradientes ambientales o de recursos.
Las especies conviviendo suelen mostrar curvas gausianas diferentes en gradientes ambientales.
A veces las curvas no son gausianas.
Parece ser que las distribuciones controladas por mas de un factor y la competencia por los recursos distorsionan las curvas.
Igualmente la compensación de factores ecológicos origina curvas condicionales.


Glaciar -> Lago -> Estanque -> Pantano -> Prado

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EL ENFOQUE DE LAS FITOCENOSIS (LA COMUNIDAD COMO CENTRO DEL ESTUDIO) Premisas Las plantas típicamente conviven en grupos repetitivos de especies asociadas. Tales grupos pueden ser descritos a través de la identificación de las especies o de las formas vitales mas abundantes, las especies de mayor tamaño, las dominantes o las de carácter exclusivo. Cuando el manto vegetal muestra cambios mas o menos obvios (observables a escala espacial o temporal), se puede distinguir comunidades diferenciadas por:

Cambios espaciales
Altura plantas
Composición de especies
Dominancia
Formas vitales
Separación Cambios temporales
Estacionalidad de las respuestas de las plantas
Variación estacional (I-P/V/O, lluvias / sequía)
Variación del medio

2. EL BIOTOPO El biotopo es la zona o soporte donde se asienta la comunidad de seres vivos.
Lo forma el medio que rodea al ser vivo y el sustrato por el que se desplaza o en el que se apoyan sus estructuras y los factores físicoquímicos que les afectan. Limitar el biotopo no es tarea fácil en muchas ocasiones.


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EL BIOTOPO Los factores abióticos terrestres más importantes son: · La luz · La temperatura · La humedad

EL BIOTOPO


Se puede definir un factor ambiental abiótico (no biológico) como "cualquier característica ambiental que se encuentra en cantidad inferior a la mínima que necesita un organismo para la vida“, se conoce por ley de mínimo.




A la capacidad que tiene un organismo para adaptarse a las variaciones ambientales (por exceso o por defecto), o para colonizar medios distintos, se le denomina valencia ecológica.

Los factores abióticos acuáticos más importantes son: · Luminosidad · Salinidad · Densidad · Presión hidrostática · Gases

LEY DEL MÍNIMO La ley del mínimo de Liebig dice que el nutriente que se encuentra menos disponible es el que limita la producción, aún cuando los demás estén en cantidades suficientes.

EL BIOTOPO


Cuando los organismos tienen que soportar unos factores ambientales cuyos límites son muy estrechos reciben el nombre de estenoicos (baja valencia); si por el contrario son capaces de soportar una incidencia de factores de amplio espectro se les llama eurioicos (alta valencia).

EL BIOTOPO (FACTORES AMBIENTALES)
Los

factores ambientales abióticos se dividen en factores climáticos o dependientes del clima, factores hidrográficos o dependientes del agua, y factores edáficos o dependientes del suelo.

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3. LA TECNÓSFERA

LA TECNÓSFERA

Influencia del hombre.
Esta influencia afecta el ecosistema.
Inclusive altera o desaparece ecosistemas rápidamente.







La influencia del hombre se da a través de las actividades que realiza: Actividad agropecuaria Actividad industrial
Asentamientos humanos



EJEMPLO: FORMACIÓN DE ECOSISTEMAS TECNÓSFERA TECNÓSFERA  Actividad agropecuaria  Actividad industrial  Asentamientos humanos

Biocenosis Biotopo

CLASIFICACIÓN DE ECOSISTEMAS ECOSISTEMAS TERRESTRES.
BOSQUE TEMPLADO
SELVA (BOSQUE LLUVIOSO TROPICAL)
SABANA
PRADERAS
DESIERTO CÁLIDO
TUNDRA
TAIGA
DESIERTO POLAR

ECOSISTEMAS ACUÁTICOS
ECOSISTEMAS DE AGUA DULCE
ECOSISTEMAS DE AGUA SALADA

ECOSISTEMAS MODIFICADOS (ARTIFICIALES) POR EL HOMBRE URBANIZADOS
CULTIVOS OTROS


ECOSISTEMA NATURAL

La influencia del hombre puede ser positiva o negativa, actualmente su impacto negativo degrada o desaparece ecosistemas en otros casos puede mejorar los ecosistemas.

ECOSISTEMA MODIFICADO O ARTIFICIAL

AGROECOSISTEMAS


A diferencia de los ecosistemas naturales difieren en:

ECOSISTEMAS AÉREOS?

1. La energía auxiliar que aumenta o subsidia a la alimentación de energía solar se encuentra bajo control humano y consta de mano de obra humana y animal, fertilizantes, pesticidas, agua para riego, maquinaria que funciona con combustible, etc,

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2. La diversidad de los organismos y cosechas se ve grandemente reducida para maximizar el rendimiento de cosechas alimenticias específicas u otros productos.

3. Las plantas y animales predominantes lo hacen por selección artificial, mas bien que por selección natural. LOS AGROESISTEMAS ESTAN DISEÑADOS PARA CANALIZAR EL MAXIMO DE ENERGÍA SOLAR Y SUBSIDIOS ENERGÉTICOS HACIA PRODUCTOS COMESTIBLES O COMERCIALES POR UN PROCESO DOBLE:

1. Empleando energía auxiliar para realizar trabajo de mantenimiento que en los sistemas naturales sería realizado mediante energía solar, permitiendo así la conversión de mayor cantidad de energía solar directamente a alimento.

2. Por selección genética de plantas alimenticias y animales domésticos para optimizar el rendimiento en el ambiente especializado y con un subsidio energético.

COSTOS AMBIENTALES:

TIPOS DE AGROECOSISTEMAS




Erosión del suelo Contaminación del agua y suelo por pesticidas y fertilizantes
Alto costo de subsidio de combustible
Reducción de biodiversidad
Aumento de vulnerabilidad al cambio climático y plagas










Agricultura preindustrial Agricultura convencional o industrial
Agricultura alternativa

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BIODIVERSIDAD DEL ECOSISTEMA


REALICE EL DIAGRAMA DE CADA UNO DE LOS AGROECOSISTEMAS.

Mientras un ecosistema sea diverso en todos sus aspectos esta en mejores condiciones de soportar un impacto profundo de las actividades humanas.
Cuando se reduce la biodiversidad se producen cambios drásticos que ponen en peligro la vida del planeta en especial al hombre.


MEDICIÓN DE LA BIODIVERSIDAD La diversidad puede dividirse en componentes de riqueza y de distribución.
El número total de especies por unidad de área (metro cuadrado o ha) y el índice de diversidad de Margalef son dos ecuaciones simples que se emplean para calcular la riqueza de especies.





La estructura por especies y el uso de índices de diversidad en el siguiente ejemplo se muestra por la comparación de una pradera de pastos altos en las que no han pastado animales y un campo de mijo fertilizado, cultivado pero no tratado con herbicidas.

COMPARACIÓN DE LA ESTRUCTURA DE LA VEGETACIÓN EN UNA PRADERA NATURAL (A) Y UN CAMPO DE CULTIVO DE GRANO (B)

A. Estructura por especies de la vegetación en una pradera e pasto alto que no ha sido empleado como pastura en Oklahoma Especies Sorghastum nutans Panicum virgatum Andropogon gerardii Silphium laciniatum Desmanthus illinoensis Bouteloua curtipendula Andropogon scoparius Helianthus maximiliani Schrankia nuttallii 20 especies adicionales (un promedio de 0.8% de c/u) TOTAL

Porcentaje de cosecha en pie 24 12 9 9 6 6 6 6 6 16

B. Estructura por especies de la vegetación en un campo de mijo cultivado en Georgia Especies Panicum ramosum Cyperus rotundus Amaranthus hydridus Digitaria sanguinalis Cassia fasciculata 06 especies adicionales (un promedio de 0.05% de c/u) TOTAL

Porcentaje de cosecha en pie 93 5 1 0.5 0.2 0.3 100

100

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COMPARACIÓN DE LA VARIEDAD, DE LA DOMINACIÓN LA DIVERSIDAD DE LAS ESPECIES EN UNA PRADERA NATURAL Y UN CAMPO DE MIJO CULTIVADO








Hábitat

Dos índices de distribución muy usados para este tipo de trabajos en ecosistemas: el Índice de Simpson incluye sumar el cuadrado de cada relación de probabilidad ni/N, el Índice de Simpson abarca de 0 a 1, y loa valores altos indican fuerte dominación y baja diversidad. El Indice de Shannon, H incluye transformaciones logarítmicas como:

N° de especies

Pradera 29 natural Campo de 11 mijo cultivado

Dominación (Índice de Simpson)

Diversidad (Índice de Shannon)

0.13

0.83

0.89

0.06

H = -Σ Pi log Pi Donde Pi es la proporción de individuos que pertenecen a la iesima especie.

DIAGRAMA QUE ILUSTRA ECUACIONES PARA MEDIR LA RIQUEZA DE LAS ESPECIES Y LA DISTRIBUCIÓN DE LAS ESPECIES


En este índice a medida que el valor es mas alto, la diversidad es mayor, el índice de Shannon se deriva de teoría informativa y representa un tipo de formulación ampliamente utilizado para evaluar la complejidad y contenido de información de todos tipos de sistemas.

Diversidad de especies

Riqueza

Margalef (D=S-1/lnN)

Especies por diversidad de área (número de especies/área)

Distribución

Teoría de la información (H=-Σpi en pi)

Uniformidad (e=H/en S)

DIVERSIDAD DEL PAISAJE EN LA REGIÓN NATURAL DE OHIO CENTRAL Variedad (número, tipos)

Diversidad (Índice de Shannon)

Componente

1940

1982

1940

1982

Cosechas Paisajes

18 6

9 6

0.80 0.61

0.60 0.48








Se puede medir la biodiversidad? Qué es necesario para medir la biodiversidad? Aplicación: mida la biodiversidad de su ecosistema en estudio.

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CLASIFICACIÓN DE ECOSISTEMAS

DEPENDE DE COMO SE VEA AL ECOSISTEMA

La clasificación de ecosistemas es amplia de acuerdo a los investigadores, debe de tenerse en cuenta que depende del criterio de clasificación.
Por ejemplo por su tamaño puede ser: macroscópico o microscópico, inclusive una gota de agua es un ecosistema complejo.







COMPARACIÓN DE LA DENSIDAD (N°/M2) Y DE LA BIOMASA (GRAMOS PESO SECO/M2) DE LOS ORGANISMOS DE LOS ECOSISTEMAS ACUÁTICOS Y TERRESTRES DE PRODUCTIVIDAD MODERADA COMPARABLE Estanque N°/m2

g de peso seco/m2

Ensamblaje

N°/m2

g de peso seco/m2

Productores

Algas del fitoplancton

108

5.0

Angiospermas, herbáceas

102 -103

500.0

102 -103

1.0

Consumidores en la capa autrófica

-

1010

Crustaceos y rotíferos del zooplancton

105

-107

0.5

Insectos y arañas

Consumidores en la capa heterotrófica

Insectos bentónicos, moluscos y crustáceos

105 -106

4.0

Artrópodos del suelo, anélidos y nematodos

105 -106

4.0

Consumidores de gran tamaño

Peces

0.1-0.5

15.0

Aves y mamíferos Bacterias y hongos

0.01-0.03

0.3-15.0

1014 -1015

10-100.0

Microorganismos consumidores (saprófitos)

Bacterias y hongos

ALGUNAS APLICACIONES DEL ESTUDIO DE LA BIOCENOSIS

Prado o campo viejo

Ensamblaje

Componente ecológico




1-10

CONTROL BIOLÓGICO DEL AMBIENTE GEOQUÍMICO: LA HIPÓTESIS DE GAIA


Los organismos individuales no solo se adaptan a su ambiente físico sino que también adaptan el ambiente geoquímico a sus necesidades biológicas.




Los organismos en particular los microorganismos han evolucionado junto con su ambiente físico para dar lugar a un sistema de control complicado y autorregulado que mantiene las condiciones favorables para la vida sobre la Tierra (Lovelock, 1979).

Ecosistemas naturales:  Lagos,




1013 1014

Los estudios se hacen desde el nivel micro hasta el nivel macro, por ejemplo se estudia hasta el nivel de cuencas hidrográficas que son grandes extensiones delimitadas por el cauce de los ríos.

bosques, desiertos, etc.

Ecosistemas artificiales:  Lodos

activados (un sistema de tratamiento de aguas residuales que utiliza microorganismos para descomponer los residuos orgánicos).

ANEXOS

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LOS CINCO REINOS DE LA NATURALEZA (SEGÚN WHITAKER) MONERA
PROTISTA
FUNGI
PLANTAE
ANIMALIA


ORGANISMOS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS


Esta clasificación es de acuerdo a la organización del material nuclear y las estrategias de alimentación.

Esta clasificación responde a la forma en que se encuentra organizado el núcleo.

ESTRATEGIAS DE ALIMENTACION

ESTRATEGIAS DE ALIMENTACION




Absorción (absorción de nutrientes disueltos) Fotosíntesis (fijación de la energía luminosa en forma de carbohidratos)
Ingestión (entrada de nutrientes en forma de partículas)










MONERA (nutrición por absorción) PROTISTA (obtiene sus alimentos por absorción, fotosíntesis o ingestión)
FUNGI (obtiene sus alimentos por absorción)
PLANTAE (obtiene sus alimentos por fotosíntesis)
ANIMALIA (obtiene sus alimentos por ingestión)

NOMENCLATURA BINOMIAL. USO DE LOS NOMBRES CIENTÍFICOS

Cada reino se subdivide en phyla, clases, ordenes, familias, géneros y especies.
Una especie contiene un pool genético y se aparean entre si produciendo descendencia fértil.
A cada especie se le asigna un nombre científico (género y especie) en latín, es usado el sistema de nomenclatura binomial.








El nombre científico es universal ya que los nombres comunes varían en cada lugar, por ejemplo el nombre científico de la papa, patata, potates es Solanum tuberosum L. La agrupación de especies forma poblaciones, luego comunidades y ecosistemas.

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Comunidad 1

Comunidad 2 Comunidad 3

Población de las especies: A, B, C, D, E, F, etc.





Elementos abióticos, flujo de materiales

ECOSISTEMA

Tanto los sistemas naturales como los artificiales podrían considerarse como ecosistemas. Los diversos procesos biológicos unitarios que se emplean para el tratamiento de las aguas residuales (lodos activados, digestor anaerobio, filtro percolador, laguna de oxidación) tienen comunidades compuestas de diversas poblaciones de microorganismos. La naturaleza del ecosistema la determinan el diseño físico del proceso unitario y el carácter químico y biológico de las aguas residuales en entran al sistema.

PRINCIPALES GRUPOS DE ORGANISMOS


Los ingenieros ambientales encuentran diversas poblaciones y comunidades en sistemas tanto naturales (ríos, tierras pantanosas, suelo, etc.) como artificiales o de ingeniería (por ejm. rellenos sanitarios, plantas de tratamiento de aguas residuales).

BACTERIAS: BACTERIAS:





Son microorganismo de importancia por las enfermedades que causan por lo que su importancia radica en los procesos de desinfección de agua y aguas residuales. Son importantes en las transformaciones bioquímicas (descomposición de materia orgánica), remediación de zonas contaminadas, producción de alimentos, etc.




VIRUS:




La mayoría son patógenos y causan enfermedades son de importancia particular para los ingenieros que tiene que ver con el tratamiento de aguas y aguas residuales.

ALGAS:




Obtienen sus alimentos por fotosíntesis el excesivo crecimiento de algas trae problemas de sabor y olor en los abastecimientos de agua, reduce la claridad de los lagos y disminuye las reservas de oxígeno cuando las algas muertas se depositan en el fondo de los lagos y se descomponen.

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HONGOS:


Carecen de clorofila y se alimentan por absorción, como reconocimiento a su importancia en la circulación de la materia orgánica del suelo, agua y las aguas residuales, algunas veces a los hongos se les conoce como “los grandes descomponedores”. También tienen importancia en las industria farmacéutica, producción de compost y son causas de varias enfermedades.

ROTIFEROS


La estrategia de alimentación es similar a la de los protozoarios y consiste en ingerir partículas vivas y muertas y excretar materia orgánica soluble útil para las bacterias y hongos de esta manera son importantes para reciclar energía y material en las plantas de tratamiento de aguas residuales y en los sistemas naturales.

MACROFITAS


Plantas grandes vasculares, crecen sumergidas flotando o emergiendo en los lagos y ríos, pueden alcanzar tales proporciones que se conviertan en un problema en ríos y lagos ricos en nutrientes lo que afecta negativamente.

PROTOZOARIOS


Son móviles e ingieren materia particulada muerta o células vivas, sin embargo algunas se alimentan por absorción. Su importancia radica porque interviene en los procesos de tratamiento de aguas residuales y en los lagos ya que solubilizan la materia orgánica particulada.

MICROCRUSTACEOS


Son importantes en la transferencia de energía y materiales en los sistemas acuáticos pero raramente se encuentran en el tratamiento biológico de las aguas residuales.

MACROINVERTEBRADOS


Animales superiores sin columna vertebral habitan los fondos de lagos y ríos, son importantes en el tratamiento de materia orgánica muerta en los ecosistemas acuáticos y son una fuente de alimento para peces. A falta de su relativa movilidad con frecuencia están expuestos y acumulan productos tóxicos y de este modo funcionan como indicadores de la salud del ecosistema.

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PECES


Tiene la tendencia a acumular compuestos químicos hidrófobos y mercurio en los tejidos los peces afectan la salud de los seres humanos y otros alimentos que se alimentan de ellos. La presencia de abundancia de peces esta ligado a un ecosistema saludable de peces.




Aplicación: detalle los nombres científicos de los organismos identificados en su ecosistema.

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