Ecología de Ecosistemas

1. Comunidad Ambiente Físico Compuesto por Formada por Luz Compuestos minerales CO2 Oxígeno Seres vivos proveen Requieren Energía Materia Ecología de Ecosistemas Ecosistema El ecosistema es una Unidad Funcional Los componentes están vinculados por el Flujo de materia y energía La ecología de ecosistemas estudia los flujos de materia y energía.

2. ¿Quiénes son los actores en el flujo de materia y energía? Ecología de poblaciones Procesos: reproducción, muerte, movimientos Unidades: Individuos Ecología de comunidades Procesos: Colonización, extinción, Interacciones Unidades: Especies o poblaciones Procesos: flujos de materia y energía Ecología de ecosistemas Unidades: niveles tróficos Conjunto de organismos que cumplen un mismo papel en el flujo de materia y energía

3. Ecosistema Medio ambiente Producción primaria Seres vivos Biomasa Energía solar o química Energía Química Nutrientes Oxígeno Elementos constitutivos CO2 Agua Producción secundaria Descomposición Biomasa: Cantidad de materia en organismos/unidad de área : toneladas/ha, Kcal/ha E- quim El cons

4. Acumulación de biomasa Fijación de energía Degradación de la biomasa Liberación de energía ∆Biomasa/ unidad de tiempo Toneladas/ha*año Kg/m3* mes ∆Masa o peso/unidad de tiempo*unidad de área ∆ Energía/unidad de tiempo*unidad de área Kcal/ha*año Cal/m3*mes ¿En qué unidades medimos la producción y la descomposición? Producción Descomposición Entonces las unidades serán: ∆ Masa Referida a un tiempo y espacio

5. Circulación de materia y energía Fuentes de energía y materia orgánicas Autótrofos Producción primaria Producción secundaria Heterótrofos Fuentes de energía y materia inorgánicas Consumidores Descomponedores Se alimentan principalmente de organismos vivos Se alimentan de organismos muertos, desechos, heces.

6. Producción primaria Fijación de energía y síntesis de materia a partir de compuestos inorgánicos por parte de organismos autótrofos o productores P. Primaria bruta Total de la energía asimilada y biomasa sintetizada por los autótrofos Gastos metabólicos R PPN Respiración Excreción Costo de Biosíntesis P. Primaria neta PPB- R Biomasa y energía acumuladas disponibles para los siguientes niveles tróficos Energía perdida. Materia que pasa a descomponedores o al medio

7. Producción secundaria Fijación de energía y síntesis de materia a partir de compuestos orgánicos por parte de organismos heterótrofos P. Secundaria bruta Total de la energía asimilada y biomasa sintetizada por los heterótrofos Gastos metabólicos Gastos metabólicos Respiración Excreción Costo de Biosíntesis P. Secundaria neta PSB- R Energía perdida. Materia que pasa a descomponedores o al medio Biomasa y energía acumuladas disponibles para los siguientes niveles tróficos

8. Los cambios en la materia y energía están acoplados e involucran reacciones de óxido- reducción Oxidación Reducción Reducción Reactivo (con más energía) Producto con más energía Producto con más energía Energía que pasa Reactivo con menos energía Producto (con menos energía) Reactivo con menos energía Energía perdida del sistema E solar FS R

9. Por autótrofos Respiración de auto y heterótrofos Producción neta del ecosistema Producción primaria bruta – Respiración total Cantidad de carbono fijado – cantidad de carbono liberado ¿Signo? Producción autóctona Producción alóctona

10. El camino de la energía en un nivel trófico n No utilizado Disponible para otro nivel trófico Disponible: PN n-1 Ingerido Asimilado: Producción bruta Producción neta Respiración Eficiencias Eficiencia de explotación: Ingerido/disponible Eficiencia de asimilación: Asimilado/ingerido Eficiencia de producción neta: Producción neta/Asimilación Eficiencia ecológica de un nivel trófico: Ef. Explotación*Ef. Asimilación* Ef. Producción neta: PNn/PNn-1

11. El camino de la energía del nivel trófico herbívoro No utilizado: heces Disponible para nivel carnívoro Disponible: Ingerido Asimilado: Producción bruta Producción neta de herbívoros PPN Respiración Eficiencias Eficiencia de explotación: Ingerido/disponible Eficiencia de asimilación: Asimilado/ingerido Eficiencia de producción neta: Producción neta/Asimilación Eficiencia ecológica de nivel herbívoro: Ef. Explotación*Ef. Asimilación* Ef. Producción neta: PN herb/PPN

12. El camino de la energía en un nivel trófico: Productores No utilizado:luz no FS Disponible para nivel herbívoro Disponible: E solar Luz Incidente sobre hojas FS total: Producción bruta Producción neta Respiración Eficiencias Eficiencia de explotación: Ingerido/disponible Eficiencia de asimilación: Asimilado/ingerido Eficiencia de producción neta: Producción neta/Asimilación Eficiencia ecológica de productores: Ef. Explotación*Ef. Asimilación* Ef. Producción neta: PPN/energía solar incidente

13. El camino de la energía en un nivel trófico n No utilizado: 1000-200= 800 Disponible para otro nivel trófico Disponible: PN n-1 Ingerido: Asimilado: 100 kg/ha Producción neta: 10 kg/ha 0,2x1000=200 1000 kg/ha 100-10= 90 kg/ha Respiración Eficiencias Eficiencia de explotación: Ingerido/disponible: 0,2 100/200=0,5 Eficiencia de asimilación: Asimilado/ingerido 10/100= 0,1 Eficiencia de producción neta: Producción neta/Asimilación: Eficiencia ecológica de un nivel trófico: Ef. Explotación*Ef. Asimilación* Ef. Producción neta: PNn/PNn-1 10/1000= 0,01 0,2x0,5x0,1:0,01

14. ¿De qué dependen las eficiencias? Eficiencia de explotación Relación entre lo que ingiere un nivel y lo disponible Disponibilidad (o accesibilidad) del recurso Especializaciones del consumidor Depende de Especialista

15. Distinta disponibilidad

16. Eficiencia de explotación de la luz: depende de la disposición de las hojas

17. Eficiencia de asimilación ¿Cuánto queda de lo que como? Depende de la relación entre lo que se asimila y lo indigerible (que sale con las heces): de la naturaleza del material y la especialización

18. Eficiencia de producción neta: ¿cuánto se convierte en nueva biomasa de lo que asimilo? Depende de ¿Cuánto cuesta mantener el metabolismo? Y de la actividad

19. Flujo de energía entre el ambiente y entre niveles tróficos Energía solar CO2 Autótrofos FS H de C Energía química Agua Nutrientes Otros compuestos NC R Heterótrofos PPN Producción primaria bruta R Hongos, bacterias Producción secundaria bruta Crecimiento. PSN NC R Crecimiento.PSN

20. Flujo de energía a través del ecosistema SOL Productores Respiración Herbívoros Descomponedores Carnívoros 1 Carnívoros 2 Sistemas terrestres Sistemas acuáticos

21. Flujo de materia a través del ecosistema Medio ambiente Productores Herbívoros Descomponedores Carnívoros 1 Carnívoros 2 Aumenta la energía por unidad de biomasa

22. Productores Herbívoros Carnívoros 1 Carnívoros 2 Disminuyen la biomasa y energía total del nivel trófico Aumenta la cantidad de energía por unidad de biomasa

23. ¿Cuántos niveles tróficos puede haber en un ecosistema? La producción vegetal se sostiene a partir de la energía de la luz solar y de nutrientes inorgánicos. A lo largo de la cadena trófica la energía fijada por las plantas se va perdiendo de acuerdo a las eficiencias ecológicas de los distintos niveles tróficos La producción primaria neta y la eficiencia ecológica promedio ponen un límite al número de niveles tróficos E(n)= PPN* Ee promedio(n-1) E(n)= energía disponible para el nivel trófico n Ee promedio= eficiencia ecológica promedio

24. Ejemplo PPN x Ef ecológica herbívoros= PN herbívoros PN herbívoros x Ef ecológica carnívoros 1= PN carnívoros 1 PN carnívoros 1 x Ef ecológica carnívoros 2= PN carnívoros 2 PPN= 10000 ton/ha año Ef ecológica herbívoros= 0,2 Ef ecológica carnívoros 1= 0,3 Ef ecológica carnívoros 2= 0,3 PN carnívoros 2= ? (10000 ton/(ha año) ) x 0,2 x 0,3 x 0,3= 6 ton/ha x año

25. ¿Cómo son las relaciones de biomasa y energía entre niveles tróficos? C2 Carnívoros 1 Herbívoros Productores Biomasa o Energía ¿Pueden invertirse estas pirámides? C H P Producción Biomasa

26. Introducimos dos nuevos conceptos: Tasa de renovación: Producción/biomasa= (Ton/año*ha)/(ton/ha)= 1/año= 1/tiempo Con qué velocidad se renueva la biomasa presente en un lugar o en un nivel trófico y su inversa: Tiempo de residencia: Biomasa/Producción= tiempo Cuánto tiempo permanece la biomasa en un sistema o en un nivel trófico

27. Las relaciones de biomasa de los niveles tróficos dependen de la tasa de renovación

28. Sistemas acuáticos Selva tropical Marismas Plataforma continental Sistemas terrestres Desiertos, océanos Máximos y mínimos semejantes. Mayor biomasa en tierra Producción: biomasa producida durante el año Biomasa: biomasa promedio en un instante

29. Sistemas acuáticos Sistemas terrestres Tiempo de renovación: B/P 1-20 años en tierra 0,02-0,06 años en agua Tasa de renovación: Relación P/B 0,042 para selvas 0,29 otros sistemas terrestres 17 sistemas acuáticos

30. Características generales de los ecosistemas • Están formados por elementos bióticos y abióticos • Son sistemas abiertos • La interacción entre elementos determina retroalimentación (+B+P, +P+B) • Las interacciones determinan redes tróficas • Son sistemas jerárquicos: hay un orden • Cambian en el tiempo • Tienen propiedades emergentes

31. Variables y procesos que definen un ecosistema • Biomasa • Niveles tróficos • Fuentes de energía • Producción • Descomposición/ Renovación de nutrientes • Ciclo hidrológico y de los elementos • Movimiento/transporte

32. Clasificación de ecosistemas Adaptado de Ghersa 2005 Flujo de energía anual (kcal/m2) No subsidiados 1.000- 10.000 Ecosistemas Naturales Bosques, pastizales Energía solar Subsidiados 10.000- 40.000 Marismas, estuarios Subsidiados 10.000- 40.000 Ecosistemas humanos Agricultura, acuicultura Energía solar + combustibles Urbano- industriales 10.000- 3.000.000 Ciudades, parques industriales Combustibles