Tema 6. ecosistemaspoblaciones

1. UNIDAD 2: EL ECOSISTEMA V . “CAMBIOS” http://biologiageologiaiessantaclarabelenruiz.wordpress.com/bachillerato-internacional/sistemas-ambientales-y-sociedades / Belén Ruiz I.E.S. Santa Clara. 1ºBACHILLER Dpto Biología y Geología.

2. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN Tiempo Límite de carga (k) Nº individuos (N) Crecimiento exponencial Crecimiento logístico Resistencia ambiental

3. Se refiere a la máxima capacidad que poseen los individuos de una población para reproducirse en condiciones óptimas. Este factor es inherente a la especie y representa la capacidad máxima reproductiva de las hembras contando con una óptima disponibilidad de recursos . r=TN-TM POTENCIAL BIÓTICO RESISTENCIA AMBIENTAL Se refiere al conjunto de factores que impiden a una población alcanzar el potencial biótico. Estos factores pueden ser tanto bióticos como abióticos y regulan la capacidad reproductiva de una población de manera limitante. Estos factores pueden representar tanto recursos (como agua, refugio, alimento) como la interacción con otras poblaciones ( nicho ecológico). N úmero máximo de individuos que un medio determinado puede soportar CAPACIDAD DE CARGA

4. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN La RESISTENCIA AMBIENTAL viene marcada por un conjunto de factores que impiden que una población alcance su máximo potencial biótico Factores externos : Bióticos: depredadores, parásitos, enfermedades, competidores Abióticos : escasez, clima, catástrofes, hábitats, … Factores internos: El aumento de la densidad de población afecta negativamente a los hábitos de reproducción Pueden ser

5. Territorio sin explorar r TN Resistencia ambiental r TM AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN Potencial biótico r= TN-TM Crecimiento Explosivo. Curva en J Crecimiento Logístico . Curva en S Conjunto factores que impiden que una población alcance su máximo potencial biótico Factores externos Factores internos Bióticos: depredadores parásitos.. Abióticos : cambio clima, escasez alimentos, catástrofes, gases…. Aumento densidad de población => problemas reproducción

6. Especie amenazada es aquella cuyo nº de individuos se reduce drásticamente hasta llegar a una cifra crítica que las pone en peligro de extinción AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN Un incremento drástico de la RESISTENCIA AMBIENTAL Causas naturales: Cambio climático, etc Causas artificiales: Intervención humana Amenaza para la supervivencia de una especie

7. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN La variación de un determinado factor abiótico regula el desarrollo de una especie (su tasa de natalidad TN y su tasa de mortalidad TM). De estos factores, siempre hay uno especialmente importante que son los factores limitantes . Cada especie tiene sus factores limitantes (climáticos, del suelo, de composición de las aguas….)

8. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN El estado estacionario es un equilibrio dinámico que se manifiesta por fluctuaciones en el nº de individuos en torno al límite de carga Cuando el potencial biótico ( r= TN – TM) es máximo, el crecimiento es exponencial Con el tiempo el crecimiento se ve limitado por la resistencia ambiental que refuerza el bucle de realimentación negativa de las defunciones, dando lugar a curvas logísticas Los factores que condicionan el tamaño de la población son el potencial biótico r = (TN-TM), y la resistencia ambiental .

9. La TASA DE CRECIMIENTO de una población es el incremento en el número de individuos en una unidad dada de tiempo por cada individuo presente En ausencia de inmigración neta (movimiento de otros individuos de la especie hacia la población desde cualquier otro sitio) o de emigración neta (la salida de individuos de la población), el incremento es igual a la tasa de natalidad menos la tasa de mortalidad. Así, la tasa de crecimiento puede ser igual a cero, positiva o negativa (como lo es actualmente para la población humana en algunos países). Esta propiedad de una población es llamada su tasa de crecimiento per cápita y se simboliza con la letra r . ( r= TN – TM) El modelo más simple de crecimiento de una población cuyo número de individuos se incrementa a una tasa constante es conocido como CRECIMIENTO EXPONENCIAL y se lo describe con la siguiente ecuación diferencial: dN / dt = r * N En esta ecuación : r es la tasa de crecimiento per cápita (que en ausencia de inmigración o emigración neta es igual a la tasa de natalidad menos la tasa de mortalidad) . N es el número de individuos de la población en cualquier momento dado (t), y dN/dt es la tasa de crecimiento de la población (el cambio en el número de individuos a lo largo del tiempo). Un aspecto clave del crecimiento exponencial es que, aunque la tasa de crecimiento per cápita permanezca constante, la tasa de crecimiento se incrementa cuando el tamaño de la población se incrementa.

10. El crecimiento exponencial no puede continuar sin una caída en el tamaño de la población. El MODELO LOGÍSTICO, que toma en cuenta la capacidad de carga, describe uno de los patrones de crecimiento de población más simples observados en la naturaleza. El crecimiento logístico es representado por la ecuación : dN / dt = r * N * [(K - N) / K] K representa la capacidad de carga. Para muchas poblaciones, el número de individuos no está determinado por el potencial reproductivo, sino por el ambiente. Un ambiente dado puede soportar sólo a un número limitado de individuos de una población determinada en cualquier conjunto específico de circunstancias. El tamaño de la población oscila alrededor de este número, que se conoce como la capacidad de carga del ambiente. Es el número promedio de individuos de la población que el ambiente puede sostener bajo un determinado conjunto de condiciones. Para las especies animales, la capacidad de carga puede estar determinada por la disponibilidad de alimento o por el acceso a sitios de refugio. Para las plantas, el factor determinante puede ser el acceso a la luz solar o la disponibilidad de agua . El gráfico de la ecuación se asemeja, en principio, a la curva de crecimiento exponencial, elevándose lentamente cuando N es aún pequeño y luego disparándose rápidamente a medida que N se incrementa. Sin embargo, a diferencia del crecimiento exponencial, el crecimiento logístico se hace gradualmente más lento a medida que la población se aproxima a la capacidad de carga y, finalmente, la población se estabiliza en o cerca de la capacidad de carga. El gráfico resultante es una curva en forma de S .

11. CRECIMIENTO LOGÍSTICO y se representa con una CURVA SIGMOIDE, o en forma de S. Como ocurre con el crecimiento exponencial, hay una fase de establecimiento inicial en que el crecimiento de la población es relativamente lento (1) . F ase de aceleración rápida (2). A medida que la población se aproxima a la capacidad de carga del ambiente, la tasa de crecimiento se hace más lenta (3 y 4) . F inalmente se estabiliza (5), aunque puede haber fluctuaciones alrededor de la capacidad de carga.

12. http:// recursos.cnice.mec.es / biosfera / alumno /4ESO/ Dinamica /actividad7.htm

13. La población también tiene patrones de mortalidad característicos con un riesgo variable de muerte en diferentes edades. Una propiedad relacionada es la estructura etaria de la población, o sea, las proporciones de individuos de edades diferentes. La estructura de edades es un factor importante para predecir el crecimiento futuro de una población .

14. Tipo I. Las curvas tipo I o convexas caracterizan a las especies con baja tasa de mortalidad hasta alcanzar una cierta edad en que aumenta rápidamente. Tal es el caso de la mayor parte de los grandes mamíferos, incluido el hombre, con estrategias de la K. Tipo II. Si la tasa de mortalidad varía poco con la edad, como ocurre en la mayoría de las aves, la curva tiene la forma de una diagonal descendente, normalmente con forma sigmoidea si el número de individuos que muere en cada tramo de edad es más o menos constante. Algunos invertebrados, tales como la hidra, aves, plantas anuales, lagartos, y muchos roedores. Tipo III. Las especies r-estrategas sufren una elevada mortalidad en las primeras etapas de vida, larvaria o juvenil, teniendo luego una mayor probabilidad de supervivencia. La curva muestra un pronunciado descenso inicial seguido de una fase más estable . Ejemplos: Ostras, percebes.

15. Explica por qué la población humana puede no necesariamente puede mostras una curva de tipo I. Explica cómo organismos con una curva tipo III de supervivencia compensa su a lata mortalidad durante sus tempranas etapas de vida. Describe las características de una especie con una curva de supervivencia Tipo I que le permite alcanzar una alta supervivencia en las etapas juveniles . Discute la siguiente sentencia: “ No hay una curva de supervivencia estándar para una especie determinada; la curva representa la naturaleza de una poblaci ón en un momento y lugar determinado y bajo ciertas condiciones ambientales.

16. Indica el momento cuando la mayor ía de los individuos de la especie mueren: Identifica qué tipo de curva de superviviencia está representada

17. Con los datos de la tabla, realiza una curva de supervivencia. Describe la curva de supervivencia para los grandes mam íferos. Indica cómo los biólogos pueden usar las tablas de supervivencia, para gestionar poblaciones en peligro de extinción.

18. Crecimiento de una poblaci ón de bacterias

19. 1 20 2 40 4 60 8 80 16 100 32 Completa la siguiente tabla, teniendo en cuenta que el número de bacterias se duplican en intervalos de 20 minutos . Realiza una gráfica con los valores obtenidos. Asegúrate que eliges las escalas adecuadas para cada eje. Identifica las fases de crecimiento y márcalas sobre el gráfico. Indica cuántas bacterias existen después de: 1 hora 3 horas 6 horas Describe la forma de la curva que has trazado. Predice qu é ocurrira con la forma de crecimiento de la curva de esta población suponiendo que no hay nuvas aportaciones de nutrientes.

20. ¿ Qué puede pasar cuando una población sobrepasa su capacidad de carga ?

21. Dos ejemplos de fluctuaciones, a veces extremas, en el tamaño y en la densidad de una población. a) Densidad de la población de pupas de la polilla esfinge del pino (Dendrolimus pini) registrada durante un período de 60 años en un bosque de coníferas de Alemania. b) Variaciones durante un período de 30 años en el tamaño de la población reproductiva del carbonero común (Parus major), un ave europea del mismo género que los carboneros y herrerillos de América del Norte, observados en una localidad de Holanda .

22. Una población que se reproduce asexualmente puede incrementar su número mucho más rápidamente que una población que tiene reproducción sexual. La reproducción asexual tiene otras ventajas adicionales. Por ejemplo, muchas plantas se reproducen por medio de estolones y, al hacerlo, son capaces de crecer hasta cubrir un área muy grande. Todas las plantas producidas representan un solo genotipo. Una nueva planta que se desarrolla de esta manera tiene un aporte continuo de recursos procedente de la planta madre y, de este modo, una probabilidad mucho mayor de sobrevivir Curvas de supervivencia de poblaciones de Ranunculus repens, una especie de ranúnculo.
De 100 plantas que comenzaron de semillas (curva inferior), sólo dos (2%) estaban aún vivas 20 meses después. De las 225 plantas que se originaron de estolones, 30 (más del 15%) se encontraban aún vivas después de 20 meses (curva superior). Estas plantas reciben apoyo de la planta materna durante el crecimiento temprano.
Los organismos oportunistas que explotan rápidamente un ambiente y luego emigran, parecerían llevar existencias riesgosas como individuos y como especies. Sin embargo, las poblaciones de estos organismos se caracterizan por poseer una notable capacidad de recuperación, porque pueden reconstruir rápidamente una población a partir de unos pocos individuos. Por el contrario, las poblaciones compuestas por individuos de vida larga y de maduración lenta, que parecerían tener una alta probabilidad de supervivencia a largo plazo, son muy lentas para recuperarse cuando se reduce su tamaño.


23. PRINCIPIO DE LOS FACTORES LIMITANTES Los ecólogos dividen frecuentemente a los factores que influyen en el crecimiento de una población en FACTORES DEPENDIENTES E INDEPENDIENTES DE LA DENSIDAD . Los factores que provocan cambios en la tasa de natalidad o en la tasa de mortalidad a medida que cambia la densidad de población, se llaman densodependientes. Muchos factores operan sobre las poblaciones de manera dependiente de la densidad . A medida que la población aumenta, puede agotar sus reservas de alimento , lo que lleva a un incremento de la competencia entre los miembros de la población. Esto finalmente conduce a una tasa de mortalidad más alta o a una tasa de natalidad más baja. Los predadores pueden ser atraídos hacia áreas en las cuales la densidad de las presas sea elevada, capturando así una mayor proporción de la población. Del mismo modo, las enfermedades pueden difundirse más fácilmente cuando la densidad de la población es alta. Las perturbaciones ambientales actúan frecuentemente como factores independientes de la densidad . L os factores independientes de la densidad vienen dados por factores abióticos no vivos, como las condiciones climáticas o desastres naturales que afectarán a toda la población independientemente de su número .

24. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN En cuanto a los valores del potencial biótico, hay dos estrategias de reproducción r estrategas Poseen un potencial biótico muy elevado (alta TN) Tienen muchas crías que reciben pocos cuidados Poca supervivencia. k estrategas Poseen un potencial biótico bajo (menor TN) Tienen pocas crías que reciben muchos cuidados. Elevada supervivencia. •

25. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN r estrategas Especies que presentan elevada fertilidad, su tasa de natalidad es muy elevada (gran potencial biótico) aunque su supervivencia sea baja. Son propias de ambientes cambiantes o inestables, sometidas a elevados índices de mortalidad, que compensan con crecimientos explosivos en períodos favorables. Son especies oportunistas, pioneras o colonizadoras que basan su éxito en producir un gran número de esporas, huevos, larvas o juveniles aunque su mortalidad sea muy elevada . Para sobrevivir, deben continuamente invadir nuevas áreas para compensar ser remplazados por competencia de especies Nº individuos Tiempo Supervivencia Fecundidad

26. AUTORREGULACIÓN DE LA POBLACIÓN k estrategas Especies que sitúan el número de individuos por debajo de la capacidad de carga K. P riman la supervivencia por encima de la fertilidad. Son especies propias de ambientes estables, muy adaptadas a ellos, en general grandes y longevas. Son especies muy territoriales, con marcada organización social. Nº individuos Tiempo Supervivencia Fecundidad Son muy EFICIENTES (Buenos resultados con poco gasto energético) Presentan mecanismos de regulación social: no todos los individuos se reproducen, son muy sensibles a cambios ambientales, etc.

27. L as ESTRATEGIAS REPRODUCTIVAS ALTERNATIVAS han recibido diversos nombres, Robert MacArthur y E.O. Wilson propusieron que las estrategias pueden ser clasificadas como selección r o selección K. Sin embargo, esta propuesta ha sido considerada como una simplificación excesiva. Muchas especies tienen claramente características de selección r así como de selección K. Por ejemplo, algunas especies de estrellas de mar que aparecen en la zona intermareas tienen vidas largas (una característica de selección K) y producen numerosos huevos (una característica de selección r). Otras especies exhiben estrategias de selección r en algunos momentos de su ciclo vital y estrategias de selección K en otros momentos . El fenotipo de los organismos varía en cierta medida frente a cambios en el ambiente. Esta capacidad de respuesta, que es también susceptible a la selección natural, se denomina PLASTICIDAD FENOTÍPICA .

28. las influencias que afectan el tamaño y la densidad de una población hay factores limitantes específicos, que difieren en poblaciones diferentes. De importancia crítica es la gama de tolerancia que muestran los organismos hacia factores tales como la luz, la temperatura, el agua disponible, la salinidad, el espacio para la nidificación y la escasez (o exceso) de los nutrientes necesarios. Si cualquier requerimiento esencial es escaso, o cualquier característica del ambiente es demasiado extrema, no es posible que la población crezca, aunque todas las otras necesidades estén satisfechas

29. Explica el significado de las especies r y k estrategas. Dando un ejemplo para explicar por qué las especies r estrategas tienden a ser oportunistas. Explica por qué a las especies k estrategas también se les llama especies competidoras. Sugiere por qué muchas especies k estrategas son frecuentemente más vulnerables a la extinción.

30. SUCESIÓN ECOLÓGICA Cambios producidos en los ecosistemas a lo largo del tiempo. arena Bacterias, hongos, Musgos, líquenes Suelo formado Hierbas anuales Suelo formado Hierbas anuales Hierbas perennes Arbustos Árboles

31. Proceso dinámico Interacciones entre factores bióticos y abióticos Se produce a lo largo del tiempo Da lugar a formación de ecosistemas complejos y estables SUCESIÓN ECOLÓGICA

32. Sucesión ecológica Tipos: Sucesiones primarias : parten de un terreno virgen: Rocas. Dunas. Islas volcánicas. Sucesiones secundarias : cuando se conserva parcialmente o totalmente el suelo. Erupción volcánica. Incendio. Catástrofes provocadas por el hombre.

33. Etapas en una sucesión secundaria hasta alcanzar una comunidad climácica

34. Sucesión ecológica REGRESIÓN: proceso inverso a la sucesión: Causas naturales (erupción volcánica o un cambio climático) Causas provocadas por el hombre

35. Sucesión ecológica Cambios observados en los ecosistemas : La biodiversidad : comunidad clímax (máximo número de especies). La estabilidad : relaciones entre especies muy fuertes. Se pasa de especies “r estrategas” (oportunistas) a “k estrategas” (especialistas). Nº nichos : las especies “r” son expulsadas por las “k”=> aparece una especie para cada nicho. La productividad : en una comunidad clímax (máximo número de especies) estado de máxima biomasa y mínima tasa de renovación . Desarrollo del suelo maduro (con todos los horizontes y cada vez más fértil). Selva tropical: comunidad clímax Ecosistema cerrado : la materia se recicla con rapidez (por los descomponedores y se almacena en forma de biomasa)

36. Evolución de parámetros tróficos La productividad disminuye Máxima biomasa. Reglas generales de las sucesiones La diversidad aumenta Comunidad clímax con un gran nº de especies La estabilidad aumenta Relaciones múltiples y fuertes en la biocenosis. Se crean Suelos maduros Cambio de unas especies por otras De especies pioneras oportunistas colonizadoras (r estrategas) A especies más exigentes y especialistas (k estrategas) El nº de nichos aumenta Especies r sustituidas por las k Al final una especie por cada nicho y mayor nº de nichos

37. Evolución de parámetros tróficos

38. Sucesión ecológica Producción Neta del Ecosistema ( PNE ). PNE = PPB - (Ra + Rh). Si la PNE >0 (sobran intereses)=> ecosistema etapa juvenil => sobra producción => se admiten nuevas especies. Etapas juveniles => diversidad de especies => la diversidad de relaciones, hábitats, nichos, así como la estabilidad del ecosistema. la dinámica general es el aumento de la biodiversidad. Como la tasa fotosintética es mayor que la de respiración, la cantidad de dióxido de carbono absorbido es mayor que la emitida; estos ecosistemas funcionan como sumideros de dióxido de carbono.

39. Sucesión ecológica Si la PNE = 0 (no sobran intereses)=> ecosistema en fase de madurez o clímax. No sobra producción => se detiene el crecimiento de biomasa de las poblaciones (alcanzan su capacidad de carga) y el incremento de diversidad. Alcanza su capacidad de carga global y la máxima biodiversidad y estabilidad. A pesar de alcanzar su máxima capacidad => la dinámica del ecosistema no se detiene => las poblaciones pueden experimentar fluctuaciones => nuevas especies pueden entrar en el ecosistema => ocurre la extinción de alguna anterior . El equilibrio dinámico => la totalidad de la producción es consumida, no hay ahorro, y los intereses se gastan en su totalidad. De esta forma el ecosistema se autorregula. La fotosíntesis se iguala a la respiración y el dióxido de carbono fijado viene a ser igual al expulsado, por lo que estos ecosistemas no actúan como sumideros de la contaminación por este gas .

40. Sucesión ecológica Si la PNE < 0 (no solamente se consumen los intereses, sino también el capital) => ecosistema en regresión. El ecosistema se perturba fuertemente( intervención humana) => consumo > PPB => biomasa => desaparecen especies (pérdida de biodiversidad) => relaciones, hábitats y nichos => ecosistema disminuye su capacidad de carga global y se vuelve cada vez más frágil => erial. Un ejemplo de degradación lo constituye el excesivo pastoreo como está ocurriendo actualmente en los países africanos del Sahel , donde el bosque y la sabana están transformándose en ecosistemas áridos o desérticos. Así mismo, algunos parques nacionales africanos, desregulados por la acción humana, han sido arrasados por poblaciones de elefantes que han sobrepasado la capacidad de carga de dichos parques. En esta etapa de degradación la respiración supera a la fotosíntesis y se emite más dióxido del que se absorbe .

41. Proceso ordenado de cambio en una comunidad a lo largo del tiempo . frecuentemente causan cambios en el medio físico , lo cual permite que otras comunidades se establezcan y sustituya a la anterior mediante mecanismos de competencia . A menudo las comunidades posteriores son mas complejas que las precedentes

42. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Explotación de los ecosistemas por el ser humano Sobrestima su capacidad de autorregulación Problemas Problemas Deforestación Incendios forestales Introducción de nuevas especies

43. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Deforestación Tras abandonar un cultivo, la recuperaci ó n es m á s f á cil si hab í a vegetaci ó n aut ó ctona en los lindes (como en la agricultura tradicional). Es m á s f á cil la recuperaci ó n (tras una tala masiva) de un bosque templado que de una selva tropical, pues en el caso de la selva casi no hay materia org á nica en el suelo pues la descomposici ó n es muy r á pida. Tras la tala se forman lateritas (costras rojas). En el caso de un bosque templado hay m á s materia org á nica en el suelo, pues se descompone m á s lentamente, con lo que el suelo sigue f é rtil y es m á s f á cil recuperar el bosque.

44. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Incendios forestales Son beneficiosos si son naturales, pues rejuvenecen el bosque, controlan el crecimiento de la vegetaci ó n e impiden otros incendios mayores. Muchos incendios repetidos destruyen el humus (capa superior del suelo, rica en materia org á nica), con lo que se puede perder el suelo por erosi ó n . Hay especies pir ó filas , que se ven favorecidas por los incendios, pues son las primeras en colonizar las cenizas (pinos, jaras). La longitud de la sucesi ó n secundaria depende de: la magnitud del incendio el estado del suelo la existencia de semillas resistentes en el suelo.

45. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Introducción de nuevas especies Desplazan a las autóctonas y alteran el ecosistema. Caulerpa taxifolia . Alga invasora en el Mediterr á neo procedente de un acuario de M ó naco. Desplaza a todas las plantas y algas aut ó ctonas, y no sirve de cobijo ni alimento a ninguna otra especie, pues es t ó xica.

46. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Introducción de nuevas especies Las autoridades australianas ya no saben qu é hacer con ellos para evitar la competencia que le hacen a los marsupiales como los bandicuts y ualab í es , algunas de cuyas especies ya est á n cercanas a la extinci ó n. Los conejos son una plaga especialmente dañina en Australia, donde son cientos de miles, y siguen aumentando al no tener depredadores naturales. Todos descienden de unas pocas parejas liberadas a finales del siglo XIX en el sureste de la isla.

47. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD La introducci ó n del zorro rojo se convirti ó en un nuevo problema porque este animal se ha inclinado por cazar los marsupiales, m á s lentos, en lugar de los conejos. El desarrollo artificial de la mixomatosis se ha convertido en una cat á strofe para las poblaciones de conejos de otros lugares donde no son una plaga, especialmente en Europa, lo que ha afectado a la cadena tr ó fica. En Australia se ha llegado a sugerir la importaci ó n del diablo de Tasmania , hoy extinto fuera de su isla, para combatirlos. De momento contin ú an las batidas. Introducción de nuevas especies

48. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD El cercado tiene 1,80m de altura y se introduce otros 30 cm en el terreno. Fue construida en 1880 con el objetivo de controlar las poblaciones de conejos pero, result ó in ú til. En 1914, fue adaptada para ser "a prueba de dingos" (una especie de perros salvajes). Su objetivo es proteger los reba ñ os de ovejas del sur de Queensland. The Dog Fence .

49. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Ganado dom é stico en Australia. No hab í a descomponedores para sus heces, que estropeaban los prados. Introdujeron escarabajos copr ó fagos. Eucaliptos introducidos en otras partes del planeta. No hay bacterias que degraden sus hojas, que se acumulan sin descomponerse e impiden el crecimiento de otras plantas.

50. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Cangrejo americano ( Procambarus clarkii ) El cangrejo americano ha puesto en grave riesgo al cangrejo autóctono, pero además afecta a otras especies, como anfibios y peces, así como daños en los cultivos. Se introdujo en Europa en los años treinta del siglo XX para consumo humano. A España, llegó en 1974 con el mismo fin. Escapó y su expansión ha sido imparable.

51. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD Mejillón cebra ( Dreissena polymorpha ) Recibe este nombre por sus rayas oscuras y blancas. Es natural de los mares Negro y Caspio. Se detectó por primera vez en 2001, en Cataluña, en el bajo Ebro, pero ya se ha extendido de forma rápida a otras comunidades. Provoca la disminución de la diversidad biológica en los ecosistemas que invade y daña todo tipo de construcciones hidráulicas. En Estados Unidos, ha causado, en diez años, pérdidas por valor de 1.600 millones de euros.

52. LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS Camino que sigue la materia que escapa de la biosfera hacia otros subsistemas terrestres (A, H, L) antes de retornar a la B. El tiempo de permanencia de los elementos en los distintos subsistemas es muy variable. Se llama reserva o almacén al lugar donde la permanencia es máxima. Los ciclos tienden a ser cerrados. Las actividades humanas ocasionan apertura y aceleración de los ciclos contraviniendo el principio de sostenibilidad de reciclar al máximo la materia. Esto origina que se escapen nutrientes y se produzcan desechos

53. CICLOS BIOGEOQU ÍMICOS Los ciclos biogeoquímicos son las rutas que siguen los elementos químicos en la Biosfera cuando pasan de formar materia inorgánica ( agua dióxido de carbono y sales minerales ) a constituir la materia orgánica de las plantas , después vuelven de los animales y posteriormente vuelven a formar materia inorgánica Composición porcentual de los principales elementos químicos en los seres vivos los seres vivos utilizan un puñado de elementos químicos para formar su cuerpo y vivir . pero ¿ cómo los consiguen ?

54. EL CICLO DEL CARBONO I El principal depósito es la atmósfera El ciclo biológico del C  es la propia Biosfera quien controla los intercambios de este elemento con la atmósfera … Se fija por la fotosíntesis y el intercambio por difusión directa con la hidrosfera Se devuelve a la atmósfera por la respiración de seres vivos El ciclo biológico moviliza cada año el 5 % del CO 2 atmosférico  en 20 años se renueva totalmente. Sumideros fósiles: Almacén de Carbono La materia orgánica sepultada y en ausencia de oxígeno  fermentaciones bacterianas que la transforman en carbones y petróleos Esto supone una rebaja importante de los niveles de dióxido de C en la atmósfera El retorno del CO 2 almacenado durante millones de años por erupciones volcánicas, a la atmósfera.

55. El ciclo del Carbono (el reciclaje del carbono en la Biosfera )

56. El ciclo del Nitrógeno ( el reciclaje del nitrógeno en la Biosfera )

57. CICLO BIOLÓGICO: CICLO BIOGEOQUÍMICO: CONTROLA LA TRANSFERENCIA ENTRE LA BIOSFERA Y DEMÁS SUBSISTEMAS. CICLO DEL CARBONO II FOTOSÍNTESIS RETIENE CO 2 RESPIRACIÓN Y DESCOMPOSICIÓN LIBERACIÓN CO 2

58. CICLO BIOGEOQUÍMICO: CO 2 DE LA ATMÓSFERA A LA LITOSFERA CO 2 DE LA LITOSFERA A LA ATMÓSFERA. SUMIDEROS FÓSILES FORMACIÓN ROCAS CALIZAS . CICLO DEL CARBONO III atmósfera => hidrosfera =>litosfera

59. CO 2 DE LA ATMÓSFERA A LA LITOSFERA atmósfera => hidrosfera =>litosfera Rocas carbonatadas: H 2 O + CO 2 => H 2 CO 3 (ácido carbónico) H 2 CO 3 + CaCO 3 (carbonato de calcio) => Ca(HCO 3 ) 2 ( hidrogenocarbonato de calcio). Ca(HCO 3 ) 2 => CaCO 3 + H 2 O + CO 2 CICLO DEL CARBONO IV ESQUELETO CÁLCICOS DE LOS ANIMALES MARINOS ACABARÁ EN LOS SEDIMENTOS TRAS SU MUERTE: CALIZAS: SUMIDERO ATMÓSFERA No presenta perdida neta de CO 2 atmosférico

60. CICLO DEL CARBONO V Rocas silicatadas : 2H 2 O + 2CO 2 =>2 H 2 CO 3 (ácido carbónico) 2H 2 CO 3 + CaSiO 3 (silicato de calcio) => Ca(HCO 3 ) 2 ( hidrogenocarbonato de calcio) + SiO 2 . Ca(HCO 3 ) 2 => CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ESQUELETO CÁLCICOS DE LOS ANIMALES MARINOS ACABARA EN LOS SEDIMENTOS TRAS SU MUERTE SEDIMENTOS TRAS SU MUERTE: CALIZAS: SUMIDERO ATMÓSFERA Se han requerido 2 moléculas de CO 2 atmosférico y se ha devuelto sólo 1. Actúa como SUMIDERO

61. CO 2 DE LA LITOSFERA A LA ATMÓSFERA . Enterramiento rocas => libera CO 2 (erupciones volcánicas). Sumideros . CICLO DEL CARBONO VI CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2 Materia orgánica => carbón y petróleo Esqueleto de CaCO 3 CALIZAS Ingentes cantidades de C fueron retiradas de la atmósfera mediante este último proceso, lo que explica que descendiese el CO 2 atmosférico

62. EL CICLO DEL CARBONO VI ROCAS CARBONATADAS CO 2 + H 2 O + CaCO 3 Ca 2+ + 2HCO 3 - 1 ROCAS SILICATADAS 2CO 2 + H 2 O CaSiO 3 + 2HCO 3 - Ca 2+ + + SiO 2 2 En el mar, los animales marinos transforman el bicarbonato y los iones de Calcio en carbonato que incorporan en sus tejidos endurecidos 2HCO 3 - + Ca 2+ CaCO 3 + CO 2 + H 2 O 3 Balances 1 + 3 El carbonato formará parte de los sedimentos No hay pérdidas netas del dióxido atmosférico 2 + 3 Sólo devuelven a la atmósfera 1 CO 2  sumideros

63. INTERVENCIÓN HUMANA: BIODIVERSIDAD. DESAJUSTA EL EFECTO INVERNADERO: LIBERA CO 2 COMO RESULTADO DE LA COMBUSTIÓN DEL CARBÓN, PETRÓLEO Y GAS NATURAL. CICLO DEL CARBONO VII

64. EL CICLO DEL CARBONO VIII CO 2 atmosférico Fotosíntesis Productores Difusión directa: paso a la hidrosfera Consumidores Respiración Restos orgánicos Descomponedores Combustibles fósiles Enterramiento geológico Extracción Combustión CO 2 disuelto Ecosistemas acuáticos Rocas calizas carbonatadas y silicatos cálcicos Ciclo de la rocas Erupciones volcánicas

65. CICLO DEL CARBONO VIII CO 2 ATMÓSFERA BIOSFERA FOTOSÍNTESIS RESPIRACIÓN RESTOS DE MATERIA ÓRGANICA DESCOMPOSICIÓN SUMIDERO COMBUSTIBLES FÓSILES ANAERÓBICAS LITOSFERA CaCO 3 + SiO 2 => CaSiO 3 + CO 2 ERUPCIONES VOLCÁNICAS X el proceso de Se acumula en la desprenden HIDROSFERA Enterramiento rocas combustión ESQUELETO CÁLCICO ORGANISMO MARINOS SUMIDERO: CALIZA

66. CICLO DEL CARBONO IX INDICADOR CO 2 CO CH 4 N 2 O CFC Tiempo de vida en la atmósfera 20 (años) 1-2 meses 10(años) 150 (años) 130 (años) Fuente: Grupo intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC): Tercer Informe de Evaluación 2001.

67. El nitrógeno se encuentra: Atmósfera: N 2 (78%); NH 3 : erupciones volcánicas. Putrefacción de la materia orgánica. Óxidos de Nitrógeno : NO, N 2 O, NO 2 : tormentas eléctricas (a partir de N 2 ); erupciones volcánicas . Litosfera: Nitratos, Nitritos. Hidrosfera: ácido nítrico. Biosfera: materia orgánica. CICLO DEL NITRÓGENO I

68. CICLO DEL NITRÓGENO II Atmósfera: b) Atmósfera-Biosfera: N 2 (inerte) descargas eléctricas (tormentas) NO X (ÓXIDOS DE NITRÓGENO) y/o O 2 NOX (ÓXIDOS DE NITRÓGENO) + H2O (VAPOR DE AGUA) ÁCIDO NÍTRICO N 2 ATMOSFÉRICO NITRATOS NO - 3 FIJACIÓN BIOLÓGICA PLANTAS BACTERIAS VIDA LIBRE: AZOTOBACTER (SUELO). CIANOBACTERIAS ( Nostoc ) (FITOPLANCTÓN) BACTERIAS SIMBIÓTICAS CON LAS RAÍCES LEGUMINOSAS: RHIZOBIUM. HONGOS: FRANKIA, FORMA NÓDULOS RADICULARES CON EL ALISO, ÁRBOL DEL PARAISO,

69. b) Atmósfera-Litosfera- Biosfera : c) Biosfera – Litosfera-Biosfera : NH 3 NO - 2 (NITRITOS) NO - 3 (NITRATOS) NITROSOMAS NITROBACTER PLANTAS b) NITRIFICACIÓN: OXIDACIÓN. DESCOMPONEDORES ÁCIDO NÍTRICO NO - 3 (NITRATOS) PLANTAS a) FORMACIÓN DE NITRATOS A PARTIR DE ÁCIDO NÍTRICO CICLO DEL NITRÓGENO III nitrosación nitración N 2 (ATMÓSFERA ) PSEUDOMONAS Condiciones anaeróbicas c) DESNITRIFICACIÓN: perdida

70. N 2 (78%) ATMOSFERA NITROSOMAS NITRATOS NO 3 - RESTOS ORGÁNICOS DESCOMPONEDORES BACTERIAS DESNITRIFICANTES CICLO DEL NITRÓGENO IV NH 3 , NO, nitritos DESCOMPONEDORES NO x (NO,NO 2 , N 2 O) Fijación atmosférica (tormentas eléctricas) NO X + H 2 O Ácido nítrico volcanes Fijación biológica (Bacterias =azotobacter, cianobacterias, rhizobium; Hongos = Frankia) NH 3 NO 2 - NITROBACTER ABONO

71. EL CICLO DEL NITRÓGENO IV N 2 atmosférico Fijación Industrial NITRATOS atmosférica Biológica Productores Consumidores Descomponedores Disolución y transporte Medio acuático Procesos de putrefacción de la materia orgánica muerta NH 3 Bacterias nitrificantes Bacterias desnitrificantes Erupciones volcánicas

72. INTERVENCIÓN HUMANA: COMBUSTIÓN ALTAS TEMPERATURAS : CÁMARAS COMBUSTIÓN MOTORES: AIRE CON O 2 + N 2 => NO 2 (VA A LA ATMÓSFERA) + VAPOR AGUA => ÁCIDO NÍTRICO (LLUVIA ÁCIDA) => SUELO => NITRATOS SUELO. FIJACIÓN INDUSTRIAL : N 2 ATMOSFÉRICA => NH 3 + NITRATOS . ABONADO EXCESIVO : LIBERACIÓN EXCESIVA DE N 2 O => EFECTO INVERNADERO. EXCESIVA FERTILIZACIÓN SUELO: FERTILIDAD (ESCASEAN OTROS NUTRIENTES ESENCIALES) LOS NITRATOS VAN A LAS AGUAS => EUTROFIZACIÓN. NITRATOS => TUBO DIGESTIVO NITRITOS =>GASTROENTERITIS, DIARREAS, COLOR AZULADO EN LOS BEBES. CICLO DEL NITRÓGENO V

73. EL CICLO DEL NITRÓGENO Procesos de combustión a altas temperaturas motores Reacción de N 2 y O 2 NO 2 + vapor de agua Ácido nítrico Lluvia ácida Nitratos Suelo Fijación industrial y abonado excesivo Liberación de N 2 O a la atmósfera Potente gas de efecto invernadero Fertilización excesiva Aumenta el crecimiento vegetal Escasez de otros nutrientes: calcio, magnesio, etc Eutrofización del medio acuático

74. N 2 FIJACIÓN BIOLÓGICA ATMOSFÉRICA INDUSTRIAL VOLCANES ABONO SIMBIOSIS MICROORGANISMOS NITRATOS RESTOS ORGÁNICOS DESCOMPONEDORES DISOLUCIÓN Y TRANSPORTE BACTERIAS DESNITRIFICANTES CICLO DEL NITRÓGENO V

75. ABONADO EXCESIVO LOS NITRATOS Paco y Sara son un matrimonio que viven en un pueblo de la costa mediterránea cuyas aguas presentan un índice de nitratos elevado. Tienen una niña que no se encuentra bien y además presenta un aspecto ligeramente amoratado. El médico, tras reconocer al bebe, le hace unos análisis de sangre y comprueba lo que esperaba. Sara: ¿Es grave doctor? Doctor: No, después de inyectarle un mg de azul de metileno, desaparecerá el problema. Paco: Pero... ¿Qué es lo que le ocurre a la niña?. Doctor : ¿Le han dado a la niña agua del grifo?. Sara: Le preparo el biberón con agua del grifo, pero antes la hiervo unos minutos. Doctor: la niña presenta deficiencia de oxígeno en los músculos, por eso tiene ese aspecto levemente amoratado. Esto posiblemente sea por ingerir agua del grifo que posee un elevado contenido en nitratos, lo que provoca una disfunción en la hemoglobina, que es la encargada de llevar el oxígeno a las células; y los nitratos no desaparecen hirviendo el agua. Paco: ¿Cómo es que el agua de esta zona tiene tantos nitratos?. Doctor: Porque los agricultores abonan sus cultivos con estos compuestos, que son esenciales para las plantas. Lo que ocurre es que las plantas no absorben todos los nitratos de golpe, siendo arrastrado el sobrante por el agua de riego o de lluvia hacia el subsuelo, donde se acumula en las aguas subterráneas. Paco: Y claro ésta, el agua que se abastece esta ciudad, se extrae mediante pozos del subsuelo, por eso presenta nitratos. Doctor: Usted lo ha dicho. Así que a partir de ahora, no tomen agua del grifo, ni para beber, ni para cocinar. Sara: ¿Y por qué a nosotros no nos ha pasado nada?. Doctor: Porque esta enfermedad son susceptibles de padecerla los lactantes, siendo más rara en los adultos .

76. ¿QUÉ PROVOCA EL USO ABUSIVO DE LOS DETERGENTES Y FERTILIZANTES? 1. Metahemoglobulinemia: los nitritos pasan a la sangre, impidiendo a los glóbulos rojos captar el oxígeno. LIBERAN EN EL AGUA NITRATOS Y FOSFATOS QUE LLEGAN A LOS SERES VIVOS PRODUCIENDO Déficit de vitamina A Perturbaciones del tiroides. Problemas reproductivos e incluso abortos. Los nitritos en el interior del cuerpo humano se convierten en nitrosamina que es un agente cancerígeno.

77. Disminución de la biodiversidad 6. Eutrofización: las algas crecen en exceso => no dejan pasar la luz => no hay fotosíntesis => no hay O 2 => muerte de los seres vivos del fondo de los lagos.

78. FOSFATOS - RESTOS ORGÁNICOS DESCOMPONEDORES HIDROSFERA CICLO DEL FOSFATO EXCESO DE ABONO Liberado por meteorización química y física disuelto LITOSFERA ROCAS FOSFATADAS ENTERRADO EN LOS SEDIMENTOS ROCAS SEDIMENTARIAS FOSFATADAS ACTÚA COMO SUMIDERO Devueltos a los continentes por las aves en forma de GUANO EUTROFIZACIÓN

79. EL CICLO DEL FÓSFORO Sedimentos y rocas sedimentarias FOSFATOS Productores Consumidores Descomponedores Ecosistemas acuáticos Retorno a tierra Colonias de aves marinas en la costa pacífica de Sudamérica GUANO Excrementos Abono fosfatado en agricultura

80. CICLO DEL FOSFORO PRINCIPAL FACTOR LIMITANTE DE LA PRODUCCIÓN CONTINENTAL , DONDE SON ESCASAS LAS ROCAS FOSFATADAS. SU EXPLOTACIÓN Y LAS PÉRDIDAS LATERALES HACEN QUE SE VAYA HACIENDO UN ELEMENTO CADA VEZ MÁS ESCASO. RECURSO NO RENOVABLE (SE CREE QUE SUS RESERVAS DURARÁN UNOS 100 AÑOS). DEPENDE DEL CICLO GEOLÓGICO TARDA EN LIBERARSE 10 5 – 10 8 AÑOS.

81. EL CICLO DEL FÓSFORO El P no se presenta en forma gaseosa, no puede tomarse del aire. La mayoría está inmovilizado en los sedimentos oceánicos. Se libera muy lentamente, por meteorización de rocas fosfatadas. Principal factor limitante  recurso no renovable. Fosfatos liberados por rocas fosfatadas y cenizas volcánicas son transportadas por aguas corrientes hasta lagos o el mar  precipitan y forman los almacenes sedimentarios. Tiempo de permanencia en ecosistemas terrestres: 100 a 10.000 años. Tiempo de permanencia en los ecosistemas acuáticos: 1 a 10 años El hombre elabora abonos utilizando las reservas minerales en rocas sedimentarias. El P es poco abundante en los seres vivos (1 % en animales y 0 ’ 2 % en vegetales) pero importante: Huesos, caparazones ATP, ADN y ARN, NADP, NADPH

82. El azufre se encuentra: Atmósfera: H 2 S; SO 2 ; SO; H 2 SO 4 ; Litosfera: Sulfatos. Hidrosfera: Sulfatos, H 2 S. Biosfera: materia orgánica. CICLO DEL AZUFRE I

83. CH 3 CH 3 – s + – CH 2 – CH 2 – COO - DMSP CH 3 – s – CH 3 DMS

84. VOLCANES H 2 S SO 2 SO 3 H 2 SO 4 LLUVIA ÁCIDA SO 4 2- H 2 S DESCOMPONEDORES: TRANSFORMANTES O 2 O 2 H 2 O DESCOMPONEDORES: MINERALIZADORES LIXIVIACIÓN SO 4 2- SULFATOS (ROCAS) PRECIPITACIÓN CICLO DEL AZUFRE II Sulfuro de hierro: pirita Carbón petróleo SO 4 2- H 2 S gaseoso

85. EL CICLO DEL AZUFRE Sulfatos: SO 4 2- precipitación Yesos Suelos: SO 4 2- Productores Consumidores H 2 S Bacterias sulfatorreductoras Sulfuros de Fe Carbones y petróleos Pizarras y otras rocas con sulfuros Erupciones volcánicas H 2 S a la atmósfera SO 2 a la atmósfera Quema de combustibles fósiles SO 3 H 2 SO 4 Lluvia ácida Algas DMS

86. EL CICLO DEL AZUFRE El principal almacén de sulfatos es la hidrosfera. La transferencia entre la tierra y el océano es bastante lenta. Por evaporación de lagos y mares poco profundos los sulfatos se depositan formando yesos. Los sulfatos son abundantes en los suelos, se pierden por lixiviado, pero son repuestos por las lluvias. Sólo plantas, bacterias y hongos incorporan directamente el sulfato. SO 4 2-  SO 3  H 2 S utilizable en la biosíntesis vegetal Al morir los seres vivos liberan el sulfuro de hidrógeno a los demás subsistemas terrestres. En océanos profundos y lugares pantanosos el sulfato, en ausencia de oxígeno, se reduce a H 2 S liberando oxígeno para la respiración de otros seres vivos. El sulfuro puede alcanzar lugares oxigenados donde forma de nuevo sultato, mediante proceso fotosintético o quimiosintético, en presencia o ausencia de luz y por la acción de bacterias quimiosintéticas. Los sulfuros pueden precipitar en forma de piritas. Pueden ser atrapados en sedimentos arcillosos, carbones y petróleos.

87. Bibliografía CIENCIAS DE LA TIERRA Y MEDIOAMBIENTALES. 2ºBachillerato. CALVO, Diodora , MOLINA, Mª Teresa, SALVACHÚA, Joaquin. Editorial McGraw-Hill Interamericana . Ciencias de la Tierra y mediambientales 2º bachillerato . MELÉNDEZ, Ignacio, ANGUITA, Francisco. CABALLER, María Jesús . Editorial Santillana . CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL MEDIO AMBIENTE. 2º Bachillerato . LUFFIEGO GARCÍA, Máximo , ALONSO DEL VAL, Francisco Javier, HERRERO MARTÍNEZ, Fernando, MILICUA ARIZAGA, Milagros, MORENO RODRÍGUEZ, Marisa, PERAL LOZANO, Carlota, PÉREZ PINTO, Trinidad. FLORA Y FAUNA. ORTEGA Francisco; PLANELLÓ Rosario. 2008. Editorial UNED . ECOLOGY. GREENWOOD, Trancey . SHEPHERD, Lyn . ALLAN, Richard. BUTLER, Daniel. Editorial BIOZONE International Ldt . I.E.S. Cardenal Cisneros de Alcalá de Henares, Madrid. HERNÁNDEZ, ALBERTO . http:// poblacionesbrad.blogspot.com.es http :// platea.pntic.mec.es /~cmarti3/CTMA/BIOSFERA/ superviv.htm