CICLOS BIOGEOQUÍMICOS

Vida: ligada a la disponibilidad de unos 25 elementos químicos

  • H, C, O, N, P y S: 99% del total de materia viva
  • Pueden actuar como elementos biolimitantes
  • Estos elementos afectan a:
    • Los seres vivos
    • Al ambiente geológico (atmósfera, hidrosfera, litosfera)
  • Por esto se les conoce como CICLOS BIOGEOQUÍMICOS.

Dos grupos

  • Ciclos de nutrientes gaseosos:
    • Reservorio principal: la atmósfera
    • Los más importantes: C, N y O.
  • Ciclos de nutrientes sedimentarios
    • Reservorio principal: la litosfera
    • Se liberan lentamente en procesos de meteorización
    • Los más importantes: P y S
    • Circulación mucho más lenta, tienden a sedimentarse
    • A menudo constituyen factores limitantes

CICLO DEL CARBONO

Vías del carbono en la biosfera:

  • Del CO2 a la materia viva a través de la fotosíntesis
  • Incorporación del CO2 mediante la fijación bioquímica en caparazones y esqueletos

El CO2 vuelve a liberarse:

  • A través de la respiración celular
  • A través de la transformación de los compuestos orgánicos

——Parte del C es retirado de la vía principal:

  • Proceso muy lento que almacena enormes cantidades en las rocas sedimentarias

Este C vuelve a la vía principal:

  • Por la quema de combustibles fósiles y materia orgánica
  • Por acción de la disolución de las aguas carbónicas sobre las rocas carbonatadas

CICLO DEL NITRÓGENO

  • Nitrógeno: no puede ser utilizado directamente por la gran mayoría de los organismos
  • Nitrógeno atmosférico (N2): debe ser transformado en forma de anión nitrato (NO3) antes de ser fijado

Organismos capaces de fijar nitrógeno atmosférico:

  • Fijadores de nitrógeno simbióticos: Bacterias y algunos hongos
  • Fijadores de nitrógeno de vida libre: bacteria aeróbicas, anaeróbicas y cianobacterias

Fijación del Nitrógeno (N2NO3)

  • Fijación del Nitrógeno por Rhizobium
  • Cultivo a gran escala de leguminosas
  • Producción industrial de fertilizantes – fijado anualmente excede en un 10% a la cantidad establecida de forma natural
  • Manejo inadecuado de fertilizantes y desechos nitrogenados: provocan una rápida eutrofización

AMONIFICACIÓN

  • Tras la incorporación del anión nitrato, los productos de desecho del metabolismo y los residuos orgánicos son transformados en amoniaco (NH3)
  • Microorganismos descomponedores

Mineralización del Nitrógeno(Proteínas NH3)

  • Bacterias del género Clostridium

NITRIFICACIÓN

  • Transformación del amoniaco a nitrato
  • Bacterias quimiosintéticas

Dos fases:

  • Género Nitrosomonas: convierten el amoniaco en anión nitrito (NO2)
  • Género Nitrobacter: transforman el nitrito en anión nitrato (NO3)

Nitrificación (NH3 NO3)

DESNITRIFICACIÓN

  • Conversión del anión nitrato (NO3) en nitrógeno atmosférico (N2)
  • Realizado por algunas especies de hongos y bacterias desnitrificantes, en condiciones anaeróbicas

Desnitrificación (NO3          N2)

CICLO DEL FÓSFORO

  • Fósforo: uno de los nutrientes más importantes del organismo

Lo encontramos:

  • En los ácidos nucleicos
  • En el ATP
  • En esqueletos y caparazones
  • Gran importancia como nutriente limitante
  • Productores: requieren fosfato inorgánico (PO4)
  • El fosfato inorgánico es transferido en forma de fosfato orgánico formando parte de las moléculas orgánicas que lo contienen:
    • Ácidos nucleicos
    • ATP
    • Fosfolípidos …
  • Acción de los descomponedores: vuelve a transformar el fosfato orgánico en inorgánico
  • Buena parte de fosfato: se desvía de la red trófica debido a procesos físicos como la sedimentación
  • Algunos procesos biológicos (depósito de fosfato en esqueletos y caparazones, excreción …) producen pérdidas de fósforo para los ecosistemas

ECOLOGÍA DE POBLACIONES

  • Población: grupo de organismos de la misma especie con capacidad para reproducirse entre sí y que ocupa un área determinada
  • Algunos factores:

Tasa de natalidad (t.n.): número de individuos que nacen por unidad de tiempo

  • Natalidad potencial: cuando la población no está sometida a condiciones adversas
  • Natalidad real: cuando está sometida a unas condiciones ambientales determinadas
  • Tasa de mortalidad (t.m.): número de muertes que tienen lugar en una población por unidad de tiempo

Mortalidad potencial: número mínimo de muertes que se estiman en una población

Mortalidad real: número efectivo de muertes

  • Tamaño de la población (N): total de individuos que forman parte de una población.
    • Densidad ecológica: número de individuos por unidad de superficie o volumen ocupada o hábitat.

La densidad de población ha de mantenerse en equilibrio para la supervivencia de la especie.

  • Una densidad de población muy pequeña: dificulta los mecanismos de reproducción sexual, ya que puede resultar difícil el encuentro entre individuos de diferente sexo.
  • Tasa de inmigración (i): corresponde al número de individuos que se incorporan a la población, procedentes de otros lugares.
  • Tasa de emigración (e): es el número de individuos de la población original que la abandonan y se marchan hacia otro lugar.
  • Potencial biótico (r): crecimiento teórico en el que el número de nacimientos coincide con la natalidad potencial y el de muertes con la mortalidad potencial

TASAS DE CRECIMIENTO DE UNA POBLACIÓN (T.C.)

T.C. = t.n. – t.m. + i – e

¿Qué significa que T.C. sea positiva?

¿Y si obtenemos una T.C. negativa?

CURVAS DE CRECIMIENTO

Representación gráfica del número de individuos de una población a lo largo del tiempo.
Dos tipos:

J o exponencial

  • La población crece en progresión geométrica hasta agotar algún recurso
  • Brusca parada y declive rápido del número de individuos
  • Inestables en el tiempo

S: sigmoidea o logística

  • Varias fases:
    • 1º: la población crece lentamente (fase de latencia)
    • 2º: el crecimiento se acelera (fase exponencial)
    • 3º: disminuye la velocidad de crecimiento (fase estacionaria)
  • K: capacidad de carga: densidad teórica máxima de individuos que puede soportar esa zona
  • Poblaciones mucho más estables
  • Pueden presentar oscilaciones debido a que K puede variar:
    • Oscilaciones cíclicas
    • Oscilaciones acíclicas

ESTRATEGIAS DE SUPERVIVENCIA

Dos estrategias para la supervivencia y el crecimiento de las poblaciones: estrategia de la r y de la k.

ESTRATEGIA DE LA r

  • Especies microscópicas o de pequeño tamaño
  • Crecimiento exponencial (curva de crecimiento J o exponencial)
  • Típicas de lugares efímeros
  • Oportunistas e invasoras
  • Papel: primeros colonizadores
  • Producen muchas unidades de dispersión

ESTRATEGIA DE LA k

  • Curva de crecimiento S o sigmoidal
  • La población presenta altibajos pero siempre cerca de la K
  • Menor potencial biótico
  • Gran capacidad de competencia
  • Gran longevidad
  • Reducido número de descendientes: invierten gran cantidad de recursos en el cuidado de la prole
  • Presentes en medios que permanecen estables a largo tiempo

CURVAS DE SUPERVIVENCIA

‘Representación grafica de la variación del número de individuos de una población en relación con la edad’

Curva A

  • Baja tasa de mortalidad inicial
  • Descenso brusco al llegar a una cierta edad
  • Hombre actual en el mundo desarrollado

Curva B

  • Tasa de mortalidad constante
  • Especies que renuevan constantemente sus tejidos

Curva C

  • La más abundante
  • Alta tasa de mortalidad inicial
  • Disminución a medida que aumenta la edad

CURVAS DE TOLERANCIA

  • Especies estenoicas:
    • Es aquella especie que necesita para su desarrollo condiciones ambientales muy concretas, sin las cuales no puede vivir.
    • Esto no quiere decir que su área geográfica sea pequeña.
    • Límite de tolerancia muy estrecho.
    • Si se desarrollan bajo unas condiciones óptimas, el número de individuos puede llegar a ser elevado.
    • Suelen ser k estrategas y como consecuencia, son especialistas.
  • Especies eurioicas:
    • Se caracterizan por ser poco exigentes respecto a los valores alcanzados por un determinado factor.
    • El número máximo de individuos no acostumbra ser muy elevado.

Suelen ser r estrategas, y consecuentemente, son generalistas

SUCESIÓN ECOLÓGICA

Los ecosistemas cambian a lo largo del tiempo.

  • El proceso de transición ordenada de una comunidad a otra en un ecosistema se denomina sucesión ecológica.
  • Es un proceso continuo en el tiempo.
  • Se llega a una formación que se halla en equilibrio con el medio físico y que se denomina Comunidad clímax.
  • Atendiendo a las especies dominantes podemos definir una serie de etapas:
    • Líquenes y musgos
    • Plantas herbáceas anuales
    • Arbustos (matorral)
    • Árboles (bosque)

Podemos ver dos tipos de sucesiones:

  • Primaria
    • Secundaria

Primaria

La sucesión primaria es aquella que se desarrolla en una zona carente de comunidad preexistente, es decir, que se inicia en un biotopo virgen, que no ha sido ocupado previamente por otras comunidades, como ocurre en las dunas, nuevas islas, etc.

Secundaria

La sucesión secundaria es aquella que se establece sobre una ya existente que ha sido eliminada por incendio, inundación, enfermedad, talas de bosques, cultivo, etc.

CAMBIOS EN LA SUCESIÓN ECOLÓGICA

Si comparamos las fases inicial y final de una sucesión ecológica veremos que se han producido una serie de cambios:

  • estructurales
  • Funcionales

CAMBIOS ESTRUCTURALES

  • Cambios en la composición de especies
    • Etapas iniciales: predominan especies que siguen la estrategia r
    • Etapas finales: predominan especies que siguen la estrategia k
  • Aumento de la diversidad de especies
    • Etapas finales:
      • Mayor complejidad en la estructura del ecosistema
      • Número de niveles tróficos y de interacciones máximo
      • Redes tróficas muy complejas

CAMBIOS FUNCIONALES

  • Ausencia de nichos ecológicos sin explotar
    • Le confiere estabilidad al ecosistema
  • Aumento progresivo de la cantidad de biomasa
    • Debido al incremento del número de especies
  • Variación en el metabolismo de la comunidad de organismos que compone el ecosistema
    • Etapas iniciales: relación P/R > 1: ecosistema autótrofo
    • Etapas finales: relación P/R = 1
    • Los ecosistemas tienden a evolucionar hacia un metabolismo estable (P/R= 1)

LA BIODIVERSIDAD

  • Biodiversidad: variedad de organismos que viven en nuestro planeta
  • Incluye varios niveles de organización:
    • Diversidad genética:
      • Variabilidad de genes y de cromosomas de cada especie
    • Diversidad de poblaciones:
      • Diversidad de poblaciones de una misma especie
    • Diversidad de especies:
      • Abarca todas las especies vivas
    • Diversidad de ecosistemas:
      • Integra todos los niveles anteriores, medio físico e interacciones
  • Problema:
    • REGRESIÓN ECOLÓGICA
  • Causas:
    • Natural
    • Antrópica
  • Ejemplo:
    • Tablas de Daimiel