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UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile
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ÍNDICE
1. Concepto de biosfera y ecosistema.
2. Estructura trófica y flujo de energía en los ecosistemas.
3. Producción Primaria y secundaria. Eficacia ecológica. Factores limitantes de la
producción primaria.
4. Pirámides ecológicas. Los ciclos biogeoquímicos del O, C, N, P y S.
5. Estructura y dinámica de poblaciones. Potencial biótico y factores reguladores del
tamaño poblacional. Curvas de supervivencia.
6. Estructura y dinámica de comunidades. Interacciones entre los seres vivos. Sucesión
ecológica.
7. Principales biomas.
8. Concepto de la biodiversidad.
9. La pérdida de biodiversidad: causas actuales.
10. El valor de la biodiversidad y consecuencias de su pérdida.
11. La protección de la biodiversidad: conservación “in situ” y “ex situ”.
1. CONCEPTO DE BIOSFERA Y ECOSISTEMA:
La biosfera es el sistema formado por todos los seres vivos que habitan en la Tierra. Se
trata del subsistema de la Tierra que engloba los seres vivos y que mantiene relaciones
con los otros tres subsistemas terrestres: la atmósfera, la hidrosfera y la geosfera. La
biosfera es una capa heterogénea; presenta un grosor variable; también sus
características ambientales son variables: en lugares distintos de la biosfera pueden
ser diferentes la temperatura, la intensidad lumínica, la disponibilidad de agua, sus
componentes químicos…; por último los distintos territorios presentes en la Tierra
difieren entre sí por la variedad de seres vivos que se encuentran en ellos.
Se define ECOSISTEMA como la zona de la biosfera formada por seres vivos de
distintas especies y un medio físico, entre los cuales se producen múltiples relaciones,
intercambiándose materia y energía. Los componentes del ecosistema pueden ser
bióticos (la biocenosis está constituida por los seres vivos de distintas especies que se
relacionan entre sí dentro de un ecosistema) y abióticos (el biotopo es el espacio de un
ecosistema constituido por sus componentes químicos y sus factores físicos, tales
como la temperatura, la precipitación la iluminación, etc.).
2. ESTRUCTURA TRÓFICA Y FLUJO DE ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS. CADENA Y RED
TRÓFICA.
Las relaciones tróficas representan el mecanismo de transferencia energética de unos
organismos a otros en forma de alimento (trofos en griego significa "comer"). Se
suelen representar mediante las llamadas cadenas tróficas, formadas por varios
eslabones o niveles tróficos, que son los siguientes:
 PRODUCTORES: Constituyen el primer nivel trófico, y son organismos
autótrofos capaces de captar y transformar la energía lumínica incidente en
energía química. Los principales organismos fotosintéticos son las plantas
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superiores y el fitoplancton. La reacción implicada en este proceso se denomina
fotosíntesis.
La materia orgánica fabricada es utilizada por los propios organismos fotosintéticos
para el mantenimiento de sus procesos vitales.
El mecanismo de la respiración supone una degradación de la energía, que tras ser
utilizada en los procesos vitales se transforma en calor. La energía restante se acumula
en las estructuras vivas, pudiendo ser transferida en forma de alimento a los seres
heterótrofos.
 CONSUMIDORES: Los consumidores son organismos heterótrofos (heteros en
griego significa "diversos") que utilizan la materia orgánica, tomada directa o
indirectamente de los autótrofos, para llevar a cabo sus funciones vitales
mediante mecanismos respiratorios.
Dentro de los consumidores pueden distinguirse los siguientes tipos:
o Los herbívoros o consumidores primarios, que constituyen el segundo
nivel.
o Los carnívoros o consumidores secundarios, que forman el tercer nivel.
o Los carnívoros finales, que se alimentan de los carnívoros, constituyen
el cuarto nivel.
Otros tipos de consumidores son:
o Los omnívoros, que se alimentan de más de un nivel trófico. Se trata de
un mecanismo adaptativo que facilita la supervivencia. Como ejemplo
podemos citar al hombre.
o Los carroñeros o necrófagos, que se alimentan de cadáveres, como los
buitres y los chacales.
o Los detritívoros, que consumen toda una gradación decreciente de
restos orgánicos, como las lombrices de tierra.
 DESCOMPONEDORES: Constituyen un tipo especial de organismos detritívoros
que se encargan de transformar la materia orgánica en sales minerales que la
constituían, con lo que cierran el ciclo de materia, como los hongos y bacterias.
Aunque hasta aquí hemos hablado de cadenas, sería más propio hablar de redes
tróficas, pues de cada nivel pueden partir ramificaciones.
CADENAS Y REDES TRÓFICAS:
Las cadenas tróficas son una representación de la transferencia unidireccional de la
materia y la energía de un organismo, que sirve de alimento, a otro, que lo obtiene.
Cada organismo constituye un eslabón de la cadena y su relación alimentaria se
representa mediante flechas que indican el sentido del recorrido de la materia y la
energía.
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Una red trófica es una representación del
entramado de relaciones tróficas que se
establecen entre las poblaciones de una
comunidad, y trata de expresar las vías por las
que la materia y la energía pasan de unos seres
vivos a otros.
EL RECICLADO DE LA MATERIA
Existe un término que se emplea frecuentemente en la actualidad: biodegradable. La
materia orgánica presente en el suelo ha de ser descompuesta en materia inorgánica
para que los productores puedan asimilarla nuevamente. Dicha materia orgánica
susceptible de ser degradada por esta vía biológica se denomina biodegradable. La
biosfera cuenta con un amplio grupo de organismos (transformadores,
mineralizadores) encargados del reciclado de nutrientes, que ocupan un mismo nivel
trófico y reciben el nombre de descomponedores, en el amplio sentido de la palabra.
El ciclo de la materia tiende a ser cerrado. Utilizamos la palabra tiende, ya que con
cierta frecuencia los nutrientes escapan de la biosfera por gasificación o por lixiviado,
pudiendo ser exportados lejos de su lugar de origen. Además, algunos restos orgánicos
escapan al reciclado llevado a cabo por los descomponedores y quedan enterrados en
condiciones anaerobias, transformándose en combustibles fósiles, carbón y petróleo,
que se almacenan en la litosfera.
FLUJO DE ENERGÍA
El sentido de transferencia de energía en la cadena trófica es unidireccional. Toda la
cadena ha de cumplir las leyes de la termodinámica. Así, la energía no se pierde en
ningún punto, lo que sucede es que su flujo va disminuyendo al degradarse en la
respiración y al desprenderse como calor, tras ser utilizada por los seres vivos para su
mantenimiento. Por tanto, la energía entrante en el sistema es igual a la acumulada en
cada nivel más la desprendida como calor.
Como resultado de esta disminución en el flujo de la energía, el número de eslabones
ha de ser limitado (cinco como máximo). El flujo de energía es abierto.
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3. PRODUCCIÓN PRIMARIA Y SECUNDARIA. EFICIENCIA ECOLÓGICA. FACTORES
LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA.
PARÁMETROS TRÓFICOS: Se denominan parámetros tróficos a las medidas utilizadas
para evaluar tanto la rentabilidad de cada nivel trófico como la del ecosistema
completo. Todas las que se exponen a continuación podrán ser interpretadas en
ambos sentidos.
 BIOMASA (B): La biomasa es la cantidad en peso de materia orgánica viva
(fitomasa -vegetal- y zoomasa -animal-) o muerta (necromasa) de cualquier
nivel trófico o de cualquier ecosistema por unidad de área o volumen (por
ejemplo leña, leche, carne, hojarasca, etc.). La biomasa se mide en kilogramos,
gramos, miligramos, etc., aunque es frecuente expresarla en unidades de
energía: un gramo de materia orgánica equivale a 4 o 5 kilocalorías.
gC/cm2, kgC/m2, tmC/ha, etc. (C representa la materia orgánica).
 PRODUCCIÓN (P): Se define como la cantidad de energía acumulada como
materia orgánica por unidad de superficie o volumen y por unidad de tiempo,
en cada nivel trófico o ecosistema. Este concepto representa la cantidad de
energía que fluye por cada nivel trófico. Se suele expresar en gC/m2 · día,
kcal/ha· año, julios (1 J = 0,24 cal) o vatios (J/s), etcétera, y se puede cuantificar
de las siguientes formas:
 PRODUCCIÓN PRIMARIA es la energía fijada por los organismos autótrofos.
 PRODUCCIÓN SECUNDARIA es la correspondiente al resto de los niveles
tróficos.
 PRODUCCIÓN BRUTA (Pb) es la cantidad de energía fijada por unidad de
tiempo. Si nos referimos a los productores, este concepto representará el total
fotosintetizada por día o año. Si se trata de la de los consumidores, corresponderá a
la cantidad de alimento asimilado del total ingerido.
 PRODUCCIÓN NETA (Pn) es la energía almacenada en cada nivel,
potencialmente disponible para ser transferida a los siguientes niveles tróficos.
Representa el aumento de la biomasa por unidad de tiempo y se obtiene restando de
la producción bruta la energía consumida en el proceso respiratorio de
automantenimiento (R). Pn = Pb - R.
Regla de 10 por 100: "La energía que pasa de un eslabón a otro es aproximadamente el 10 por
100 de la acumulada en él." Esta regla explica la razón por la cual el número de eslabones es
muy limitado, aunque dicho porcentaje no es constante a lo largo de toda la cadena, sino que
aumenta en los últimos eslabones.
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 PRODUCTIVIDAD: La productividad es la relación que existe entre la producción y la
biomasa (entre los intereses y el capital).Sirve para indicar la riqueza de un ecosistema
o nivel trófico, ya que representa la velocidad con que se renueva la biomasa, por lo
que recibe el nombre de tasa de renovación, y su valor es el cociente Pn/B.
Varía entre 0 y 1 e indica la producción de nueva biomasa en cada nivel trófico en relación con
la biomasa existente.
 TIEMPO DE RENOVACIÓN: Llamamos tiempo de renovación al período que tarda en
renovarse un nivel trófico o un sistema. Este concepto se expresa mediante una
relación inversa a la anterior, B/Pn, y se puede medir en días, años, etc.
 EFICIENCIA: Este concepto representa el rendimiento de un nivel trófico o de un
sistema y se calcula mediante el cociente salidas/entradas (output/input). Podemos
valorarla desde diversos puntos de vista:
 La eficiencia de los productores se calcula mediante la relación energía
asimilada/energía incidente, que alcanza valores inferiores al 2 por 100. Este valor
corresponde tan sólo a la producción bruta.
 Si calculamos el cociente Pn/Pb, estaremos midiendo la cantidad de energía
incorporada a cada nivel respecto al total asimilado, en cuyo caso estaremos
constatando las pérdidas respiratorias, que referidas al caso del fitoplancton son del
10 al 40 por 100, rebasando el 50 por 100 en la vegetación terrestre.
 La rentabilidad de los consumidores se suele valorar en función de la relación
Pn/total ingerido o, como acostumbran los ganaderos, engorde/alimento inge-rido.
 EFICIENCIA ECOLÓGICA es la fracción de la producción neta de un determinado
nivel trófico que se convierte en producción en la del siguiente nivel trófico.
Las medidas de eficiencia son interesantes para valorar los ecosistemas explotados por
el ser humano, siempre que se contabilicen correctamente las entradas y salidas del
sistema, especialmente los INSUMOS: costes de: combustibles de las máquinas, gastos
en semillas especiales, administración, vacunación ya que, muchas veces el hombre, al
explotar los sistemas naturales, ha valorado la eficacia de los mismos a partir de los
resultados obtenidos, sin tener en cuenta toda la energía y materia empleadas como
entradas.
FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA:
Una de las mayores preocupaciones de la humanidad es descubrir un método para
aumentar la producción de alimentos. Para ello es necesario partir de un incremento
en la actividad fotosintética, ya que es la base de sustentación de los demás niveles
tróficos.
Los principales factores limitantes de la fotosíntesis son:
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o La TEMPERATURA Y LA HUMEDAD: Estos dos factores físicos limitan la
producción primaria en áreas continentales. La eficiencia fotosintética aumenta
al hacerlo ambos parámetros. Pero si la temperatura aumenta mucho, la
producción primaria decrece bruscamente por desnaturalización de las enzimas
fotosintéticas.
o La FALTA DE NUTRIENTES: La presencia de los nutrientes necesarios para la
biosíntesis de ciertas moléculas orgánicas es un condicionante importantísimo
para la eficiencia fotosintética. El CO2 no constituye un factor limitante, ni en
tierra ni en el mar. Se observa que un incremento en este gas produce una
mayor eficiencia fotosintética, hasta alcanzar un valor por encima del cual se
alcanza la saturación por falta de otros nutrientes. El fósforo es el principal
factor limitante de la producción primaria dado que su proceso de liberación es
muy lento y es un recurso no renovable (reservas para unos 100 años). El
nitrógeno ocupa el segundo lugar en importancia, observándose que cuando
falta este compuesto, y no el anterior, aparecen organismos fijadores de
nitrógeno atmosférico. En ecosistemas acuáticos la distancia de reciclaje es
mayor: la fotosíntesis ocurre en la superficie del agua y en el fondo tiene lugar
la degradación de materia orgánica. Los nutrientes ascienden en zonas de
afloramiento (corrientes verticales). En ecosistemas terrestres la distancia es
pequeña: de la copa del árbol al suelo. Sólo puede llegar a ser más grande por
lixiviado o por explotación humana.
o La luz: La luz llega a los fotosistemas (en los cloroplastos) que tienen: muchas
moléculas captadoras (clorofilas, carotenos), que actúan de antena y un solo
centro de reacción (molécula de clorofila especial).
A un incremento en la intensidad lumínica le corresponde un aumento en la
fotosíntesis. Pero cuando dicha intensidad alcanza un nivel determinado se
produce una saturación, En este momento están ocupados todos los centros de
reacción. Además, los sistemas de captación se hacen sombra unos a otros.
4. LAS PIRÁMIDES ECOLÓGICAS. LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS DEL O, C, N, P Y S.
Son esquemas que se utilizan para representar cuantitativamente las relaciones tróficas entre
los distintos niveles de un ecosistema. Se utilizan barras superpuestas que suelen tener una
altura constante y una longitud proporcional al parámetro elegido, de manera que el área
representada es proporcional al valor del parámetro que se mide. La energía acumulada por
los descomponedores no figura en las pirámides por ser difícilmente cuantificable, ya que se
trata de organismos de complicada visualización y de ciclo reproductor muy rápido.
Pueden existir tres tipos de pirámides tróficas:
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a) PIRÁMIDES DE ENERGÍA. Representan el contenido energético de cada nivel. Su forma es la
de una verdadera pirámide, ya que siguen la regla del 10 por 100, y se suelen expresar en
kilojulios/m2 ·año.
b) PIRÁMIDES DE BIOMASA. Están elaboradas en función de la biomasa acumulada en cada
nivel. Pueden representar la forma de una pirámide real, ya que la biomasa va decreciendo en
progresiones del 10 por 100. En los ecosistemas terrestres, la biomasa secundaria resulta
insignificante comparada con la del primer eslabón, dando lugar a pirámides con grandes
diferencias entre sus niveles. Pueden además, representarse en forma de pirámides invertidas,
en las que en escalón es de tamaño superior al precedente.
c) PIRÁMIDES DE NÚMEROS. Se realizan mediante el recuento del número de los individuos
que constituyen cada nivel. Estas pirámides, al igual que las
anteriores, pueden resultar engañosas al presentarse de
forma invertida.
CICLOS BIOGEOQUÍMICOS: O, C, N, P Y S
Los ciclos biogeoquímicos comprenden una serie de
caminos realizados por la materia que escapa de la
biosfera a través de otros sistemas (atmósfera, hidrosfera
o geosfera) antes de retornar a ella. El tiempo de permanencia de los elementos en los
distintos medios es muy variable, denominándose almacén o reserva aquel lugar donde dicha
permanencia es máxima. Los ciclos biogeoquímicos están perfectamente ajustados por
diversas realimentaciones y en ellos se encuentran implicados el ciclo del agua, el ciclo
geológico y los procesos vitales de fotosíntesis y respiración. Las actividades humanas tienden
a acelerar los ciclos biogeoquímicos, poniendo en peligro sus delicados mecanismos de
autorregulación.
1.- CICLO DEL CARBONO:
Los organismos productores terrestres obtienen el dióxido de carbono de la atmósfera
durante el proceso de la fotosíntesis para transformarlo en compuestos orgánicos como la
glucosa, y los productores acuáticos lo utilizan disuelto en el agua en forma de bicarbonato
(HCO3-). Los consumidores se alimentan de las plantas, así el carbono pasa a formar parte de
ellos, en forma de proteínas, grasas, hidratos de carbono, etc.
En el proceso de la respiración aeróbica, se utiliza la glucosa como combustible y es
degradada, liberándose el carbono en forma de CO2 a la atmósfera. Por tanto en cada nivel
trófico de la cadena alimentaria, el carbono regresa a la atmósfera o al agua como resultado
de la respiración. Los desechos del metabolismo de las plantas y animales, así como los
restos de organismos muertos, se descomponen por la acción de ciertos hongos y bacterias,
durante dicho proceso de descomposición también se desprende CO2.
Las erupciones volcánicas son una fuente de carbono, durante dichos procesos el carbono de
la corteza terrestre que forma parte de las rocas y minerales es liberado a la atmósfera. En
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capas profundas de la corteza continental así como en la corteza oceánica el carbono
contribuye a la formación de combustibles fósiles, como es el caso del petróleo. Este
compuesto se ha formado por la acumulación de restos de organismos que vivieron hace
miles de años.
2.- CICLO DEL FÓSFORO: El P es el principal factor limitante de la fotosíntesis. Las principales
causas de la escasez del P son:
No tiene fase gaseosa (no se puede tomar libremente de la atmósfera). Muchos fosfatos son
poco solubles, por lo que no están disponibles para las plantas. Se libera muy lentamente de
las rocas por meteorización (la mayoría está en sedimentos oceánicos y rocas sedimentarias).
Es necesario para los seres vivos. Se encuentra:
o Como fosfatos: en el esqueleto de vertebrados y disuelto en el líquido intra- y
extracelular (regulando el pH).
o Forma parte de moléculas orgánicas esenciales: ATP, ADN, ARN.
El fósforo se encuentra mayoritariamente inmovilizado en los sedimentos oceánicos y su
proceso de liberación es muy lento por ello es un factor limitante para lo producción primaria
en el ecosistema así como un recurso no renovable (se estiman que hay reservas para 100
años). De las rocas se libera fósforo por erosión y es utilizado por las plantas para realizar sus
funciones vitales. Los animales obtienen fósforo al alimentarse de las plantas o de otros
animales que hayan ingerido.
En la descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo se libera en forma de
ortofosfatos que pueden ser utilizados directamente por los vegetales verdes, formando
fosfato orgánico (biomasa vegetal).
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.
3.- CICLO DEL NITRÓGENO:
Abunda en la atmósfera (78%), pero casi ningún organismo puede tomarlo del aire, sólo las
bacterias fijadoras de N: Azotobacter (suelo), cianobacterias (fitoplancton), Rhizobium
(simbionte de leguminosas) y el hongo Frankia.
En tormentas, volcanes y combustiones, se forman óxidos de nitrógeno (NOx) a partir del N2 y
el O2. Después caen junto con el agua al suelo como HNO3 (lluvia ácida), donde formará el NO3-
que toman las plantas.
La mayoría del N que usan las plantas viene de la descomposición de la materia orgánica, por
las bacterias nitrificantes:
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 NH3 (seres vivos)  NO2- NO3- (abono plantas)
 Nitrosomonas Nitrobacter
Las bacterias desnitrificantes actúan en condiciones anaerobias (encharcamiento o pisoteo)
Hay actividades humanas que afectan al ciclo del N:
o Combustión a altas temperaturas  provoca la reacción del O2 y el N2 del aire,
formando NO2 que se libera a la atmósfera. Allí, junto con el agua, formará el ácido
nítrico de la lluvia ácida.
o El proceso de fijación industrial para fabricar fertilizantes (método de Haber-Bosch).
o El abonado excesivo de los cultivos hace que se libere N2O a la atmósfera (que
aumenta el efecto invernadero). También las plantas pueden crecer demasiado y
acabar con otros nutrientes del suelo más escasos, con lo que el suelo se empobrece.
Por lixiviado también podría llegar a otros lugares donde provocaría eutrofización
Hay actividades humanas que afectan al ciclo del N:
o Combustión a altas temperaturas ------ provoca la reacción del O2 y el N2 del aire,
formando NO2 que se libera a la atmósfera. Allí, junto con el agua, formará el ácido
nítrico de la lluvia ácida.
o El proceso de fijación industrial para fabricar fertilizantes (método de Haber-Bosch).
o El abonado excesivo de los cultivos hace que se libere N2O a la atmósfera (que
aumenta el efecto invernadero). También las plantas pueden crecer demasiado y
acabar con otros nutrientes del suelo más escasos, con lo que el suelo se empobrece.
Por lixiviado también podría llegar a otros lugares donde provocaría eutrofización.
4.- CICLO DEL AZUFRE:
El azufre, como sulfato, es aprovechado e incorporado por los vegetales para realizar sus
funciones vitales. Los consumidores primarios adquieren el azufre cuando se alimentan de
estas plantas.
El azufre puede llegar a la atmósfera como sulfuro de hidrógeno (H2S) o dióxido de azufre
(SO2), ambos gases provenientes de volcanes activos y por la descomposición de la materia
orgánica. Cuando en la atmósfera se combinan compuestos del azufre con el agua, se forma
ácido sulfúrico (H2SO4) y al precipitarse lo hace como lluvia ácida.
SUELO: Llegan al suelo con la lluvia ácida o como yesos (las rocas evaporitas que se forman en
mares poco profundos). Se pierden por lixiviado.
BIOSFERA: Las plantas, bacterias y hongos los incorporan como sulfatos y los reducen a SO3 y
H2S. Al morir los seres vivos, en su descomposición se libera ácido sulfhídrico a la atmósfera o
al suelo.
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OCÉANOS PROFUNDOS Y LUGARES ANAEROBIOS: La principal reserva de S son los océanos
(donde está como sulfato). Llega por lixiviado y por lluvia ácida..
ATMÓSFERA: Recibe el S de diversas formas: por volcanes (H2S, SO2, SO4
-2
); por la industria
(SO2); como sulfatos marinos levantados por el viento; desprendido en las putrefacciones
(H2S); por las algas DMS (SO4
-2
 H2S). Se pierden los sulfatos con la lluvia (ácida).
BIOACUMULACIÓN: Proceso de acumulación de sustancias tóxicas (metales pesados o
compuestos orgánicos sintéticos) en organismos vivos en concentraciones cada vez mayores y
superiores a las registradas en el medio ambiente. Las sustancias ingeridas no pueden ser
descompuestas ni excretadas.
5. ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE POBLACIONES. POTENCIAL BIÓTICO Y FACTORES
REGULADORES DEL TAMAÑO POBLACIONAL. CURVAS DE SUPERVIVENCIA.
Población: conjunto formado por los individuos de una misma especie, que habitan en un
mismo lugar. El tamaño de las poblaciones en la naturaleza no se mantiene constante, sino
que varía con el tiempo. La tasa de crecimiento de una población depende de los nacimientos
y la inmigración, que aumentan su tamaño, y de las muertes y la emigración que lo
disminuyen.
La dinámica de poblaciones estudia, mediante modelos numéricos, los cambios que se
producen en el tamaño de las poblaciones con el paso del tiempo, en un entorno de recursos
limitados y en el que hay factores que limitan su crecimiento.
El número de individuos de una
especie tiende a crecer hasta un
límite llamado límite de carga, en el
que le número de individuos que la
componen se mantiene más o menos
constante. Este estado estacionario
no suele ser lineal, sino que se trata
de un equilibrio dinámico en el que el
número de individuos oscila
alrededor del límite de carga. Para
que se alcance este equilibrio, el
número de nacimientos debe igualar el número de defunciones por unidad de tiempo.
Cuando se alcanza este punto, se dice que la población es en equilibrio o estabilizada.
1.- POTENCIAL BIÓTICO Y RESISTENCIA AMBIENTAL: Los factores que condicionan el tamaño
de una población son el potencial biótico y la resistencia ambiental.
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El POTENCIAL BIÓTICO (r) es la diferencia entre la tasa de natalidad y la tasa de mortalidad,
es característico de cada población y representa la máxima capacidad para reproducirse en
condiciones óptimas. r = TN – TM. Cuando una población coloniza un nuevo territorio, su
potencial biótico es máximo y el número de individuos que la componen experimenta un
crecimiento exponencial.
Se llama RESISTENCIA AMBIENTAL a una serie de factores desfavorables que frenan el
crecimiento de una población. Estos factores pueden ser externos, como la abundancia de
predadores, parásitos, cambios de clima, escasez de alimentos, modificaciones de hábitat,
escasez de agua, variaciones de pH o de salinidad o internos, como la competencia por los
alimentos.
En función de las diferencias en cuanto a los valores del potencial biótico, existen dos
estrategias de reproducción:
 r ESTRATEGAS: son individuos que poseen el potencial biótico muy elevado (una
elevada TN), lo que significa que tienen muchas crías que no reciben cuidados, por lo
que quedan abandonadas a su suerte. Debido a ello, son pocas las que sobreviven
(poseen una elevada TM) y logran alcanzar la edad adulta, por lo que el tamaño de la
población se mantiene estacionario. Sus ciclos vitales son cortos.
Son propios de ambientes inestables, que pueden originar con cierta frecuencia una elevada
mortandad, de la que se recuperan gracias a su capacidad reproductiva. De esta forma
aprovechan la falta de competencia de otras especies que necesitan ambientes más estables.
Son, por tanto, especies oportunistas, que intervienen como pioneras en la colonización de
nuevos territorios o de aquellos que han sido alterados por causas naturales o antrópicas. Por
ejemplo, los insectos y los peces.
 k ESTRATEGAS: poseen una menor TN por lo que tienen pocas crías. Sin embargo, la
TM es también menor porque, al recibir cuidados, la mayoría de ellas consiguen
alcanzar la edad adulta. Por ejemplo, los mamíferos o las encinas.
Las especies estrategas de la k son especies especialistas, que utilizan con gran eficiencia
ciertos recursos, cuya abundancia influye en la capacidad de carga. Su menor capacidad de
dispersión y su menor tasa reproductiva hacen que no sean buenos colonizadores de nuevos
hábitats, pero en ambientes estables acaban por desplazar a las especies con estrategia de la r.
Se denomina valencia ecológica al campo o intervalo de tolerancia de una determinada
especie respecto a un factor cualquiera del medio (como pueden ser la luz, la temperatura, la
humedad, el pH o la concentración de fósforo, nitrógeno u otro elemento químico) que actúa
como factor limitante.
2.- ESPECIES EURIOICAS Y ESTENOICAS: Desde el punto de vista de la amplitud de la valencia
ecológica, se distinguen dos tipos de especies diferentes: las eurioicas y las estenoicas.
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 ESPECIES EURIOICAS: son aquellas que se caracterizan por ser poco exigentes respecto
a los valores alcanzados por un determinado factor, o lo que es lo mismo, sus valencias
ecológicas registran una gran amplitud. A pesar de esto, el número máximo de
individuos no acostumbra ser muy elevado. Las especies eurícoras suelen ser r
estrategas (individuos con un potencial biótico elevado, que tienen muchas crías que
no reciben cuidados), y consecuentemente, son generalistas.
 ESPECIES ESTENOICAS: son aquellas que son muy exigentes respecto a los valores
alcanzados por un determinado factor, o lo que es lo mismo, sus límites de tolerancia
son estrechos. Sin embargo, si se desarrollan bajo unas condiciones óptimas, el
número de individuos puede llegar a ser elevado. Las especies estenócoras suelen ser
k estrategas (individuos con una tasa de natalidad baja, que le proporcionan a sus crías
unos cuidados hasta alcanzar la edad adulta), y como consecuencia, son especialistas.
3.- CURVAS DE SUPERVIVENCIA: La supervivencia es la probabilidad que tienen al nacer los
individuos de una población de alcanzar una determinada edad. La probabilidad decrece desde
1 para los individuos nacidos vivos hasta hacerse 0 a la edad máxima de la especie. Al
representar gráficamente el valor de supervivencia frente al tiempo (edad que alcanza) se
obtiene la curva de supervivencia para esa población.
En general, las curvas de supervivencia se ajustan, más o menos, a tres modelos:
 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.
 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.
 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
6. ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE COMUNIDADES. INTERACCIONES ENTRE LOS SERES
VIVOS. SUCESIÓN ECOLÓGICA.:
Las poblaciones no se encuentran aisladas en el medio en el que habitan, sino que se
relacionan con otras con las que comparten el territorio, constituyendo una
comunidad o biocenosis.
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La coexistencia de poblaciones diferentes genera una serie de interacciones, de las que
depende la evolución simultánea de todas ellas. Dichas interacciones actúan como
factores limitantes bióticos, que al permitir la existencia de unas en detrimento de
otras, van a contribuir a la estabilidad del conjunto.
A continuación se expone, con la teoría de sistemas, los diagramas causales de las
interacciones más sencillas y significativas.
MODELO DEPREDADOR – PRESA
El modelo depredador presa es estabilizador, ya que se basa, en esencia, en la
existencia de un bucle de realimentación negativo. Si representamos gráficamente
este modelo vemos que las presas, iniciarán su crecimiento y la población del
depredador, al tener alimento en abundancia, comenzará a crecer hasta que la
población de la presa empiece a escasear. Pasado un cierto tiempo, los depredadores,
al no existir suficientes presas para mantener la elevada población, morirán de
hambre, con lo que su número disminuirá. Cuando éste sea muy reducido, las presas
pueden volver a iniciar su aumento. Este círculo vicioso de aumentos y descensos de
ambas poblaciones se repetirá hasta que una de ellas desaparezca.
La gráfica resultante presenta una serie de fluctuaciones. Entre una y otra oscilación se
observa una diferencia temporal debida al tiempo de respuesta de las poblaciones.
El comportamiento de estas dos poblaciones se explica mediante la teoría de sistemas
de la siguiente manera: inicialmente tanto presas como depredadores crecen sin
ningún factor limitante, con sus respectivas tasas de natalidad y mortalidad, si fijamos
los encuentros como variable auxiliar (variable que relaciona de forma directa a las dos
poblaciones, en principio independientes) observamos que dichos encuentros
controlan a ambas poblaciones a través de su influencia sobre la tasa de natalidad del
depredador y la tasa de mortalidad de la presa, o lo que es lo mismo, que el tamaño de
la población de la presa controla el tamaño de la población del depredador y viceversa.
Dicha estabilidad no tiene porqué hacernos suponer que el sistema no cambia. Por
ejemplo, el modelo depredador/presa será estable, pese a estar siempre cambiando.
Podríamos decir que se halla en equilibrio dinámico. En los casos en que el sistema
pase por una perturbación (aumento o descenso de alguna de las dos poblaciones) que
UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile
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lo inestabilice, ésta se verá claramente reflejada en el diagrama de fases, ya que la
gráfica va a señalar una trayectoria en la que se puede observar su tendencia a la
estabilidad tras un tiempo transitorio de inestabilidad.
PARASITISMO:
El parasitismo es una relación binaria en la que un individuo, el parásito, resulta
beneficiado, y el otro, el hospedante, es perjudicado. Puede haber dos clases de
parasitismo: el endoparásito, en el caso de que el parásito viva dentro del organismo
hospedante (por ejemplo la duela del hígado), y el ectoparasitismo, en caso de que el
parásito sea externo (por ejemplo la pulga, la chinche, el piojo, etc.)
COMPETENCIA (C) Y NICHO
La competencia es una relación entre los individuos de una o más especies que al
utilizar el mismo recurso (alimento o territorio) no pueden coexistir. Este tipo de
relación se da tanto entre individuos de la misma especie, en cuyo caso se denomina
intraespecífica (por ejemplo chopos muy juntos cuyas ramas compiten por la luz y sus
raíces por el agua y las sales minerales), como entre especies distintas, llamándose
entonces interespecífica (por ejemplo ovejas y cabras que conviven en un mismo
territorio). La competencia intraespecífica será más fuerte, ya que consiste en la lucha
por unos requerimientos idénticos. En este tipo de competencia sólo sobrevivirán los
individuos mejor dotados, actuando ésta como mecanismo de selección natural. La
competencia interespecífica contribuye a la organización de los ecosistemas, pues la
especie mejor adaptada logrará el objetivo deseado, expulsando a las demás.
Nicho ecológico es el conjunto de circunstancias, relaciones con el ambiente,
conexiones tróficas y funciones ecológicas que definen el papel desempeñado por una
especie de un ecosistema.
El concepto de nicho se deriva de la competencia establecida entre las especies, ya que
si dos de ellas tienen el mismo “oficio" en un ecosistema, es decir, el mismo nicho
ecológico, competirán entre sí y una de ellas será excluida.
SIMBIOSIS
La simbiosis es una unión íntima entre dos organismos cuyo resultado es de beneficio
para ambos. Un ejemplo típico lo constituyen los líquenes, organismos formados por
un alga (autótrofo) y un hongo (heterótrofo). El liquen actúa como una unidad, en la
que el alga aporta el alimento obtenido en el proceso fotosintético, mientras que el
hongo capta las sales minerales y la humedad del sustrato que el alga necesita.
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COMENSALISMO (CO)
El comensalismo es una relación que se da entre individuos que comparten un mismo
recurso alimenticio sin establecer competencia entre ellos. Sólo uno de ellos se
encarga de conseguir el recurso, mientras que el otro lo obtiene sin esforzarse.
MUTUALISMO (M)
El mutualismo, al igual que la simbiosis, es una asociación de beneficio mutuo, aunque
en este caso la relación no implica una unión íntima, y a diferencia de la simbiosis,
ambos individuos pueden vivir de forma independiente.
SUCESIONES ECOLÓGICAS Y CONCEPTO DE MADUREZ:
Se entiende por sucesión ecológica los cambios producidos en los ecosistemas a lo largo del
tiempo. Los ecosistemas, como cualquier sistema dinámico, han de pasar por estas
modificaciones. Definimos MADUREZ ECOLÓGICA como el estado en el que se encuentra un
ecosistema en un momento dado del proceso de sucesión ecológica. Dicho proceso da
comienzo en unos estadios iniciales y poco maduros, en los que una comunidad sencilla y poco
exigente coloniza un territorio sin explotar, y llega hasta los estadios más avanzados y maduros
de biocenosis más organizadas.
El último nivel de complejidad recibe el nombre de COMUNIDAD CLÍMAX, que representa el
grado de máxima madurez, de equilibrio con el medio, al que tienden todos los ecosistemas
naturales. Los ecosistemas pueden sufrir un proceso inverso a la sucesión por causas naturales
(una erupción volcánica o un cambio climático) o provocadas por el hombre. Este proceso de
vuelta atrás, rejuvenecimiento o involución de un ecosistema, se conoce con el nombre de
regresión.
TIPOS DE SUCESIONES:
Las sucesiones que parten de un terreno virgen, como rocas, dunas o islas volcánicas, se
denominan sucesiones primarias; sin embargo, las que tienen su comienzo en los lugares que
han sufrido una perturbación anterior que ha sido la causa de una regresión, pero que
conservan parcial o totalmente el suelo, reciben el nombre de sucesiones secundarias. Estas
últimas suelen ser más cortas que las primarias y su longitud depende del estado de
conservación del suelo. Nos ocuparemos de ellas al estudiar el impacto humano.
CAMBIOS GENERALES EN LAS SUCESIONES: A medida que transcurren las sucesiones, se
pueden apreciar una serie de cambios en los ecosistemas:
 La diversidad aumenta. La comunidad clímax presenta una elevada diversidad que
implica una existencia de un gran número de especies.
 La estabilidad aumenta. Las relaciones entre las especies que integran la biocenosis
son muy fuertes, existiendo múltiples circuitos y realimentaciones que contribuyen a la
estabilidad del sistema.
 Cambio de unas especies por otras. Las especies pioneras u oportunistas colonizan, de
forma temporal, los territorios no explotados. Se pasa de forma gradual de las especies
r estrategas, adaptadas a cualquier ambiente, a especies k estrategas, más exigentes y
especialistas.
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 Aumento en el número de nichos. Este incremento es debido a que cuando se
establecen relaciones de competencia, las especies r son expulsadas por las k, que
ocupan sus nichos. El resultado final es una especie para cada nicho y un aumento en
el número total de ellos.
 Evolución de los parámetros tróficos. La productividad decrece con la madurez.
Algunos ecólogos afirman que la comunidad clímax es el estado de máxima biomasa y
mínima tasa de renovación.
Si se piensa en la comunidad clímax de un ecosistema, la selva tropical es su máximo
exponente: es un ecosistema prácticamente cerrado, pues la materia se recicla con suma
rapidez, debido a la acción eficaz de los descomponedores, y se almacena en forma de
biomasa.
ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD:
El ser humano, al explotar los ecosistemas, ha sobrestimado la capacidad de autorregulación
de los mismos, con un resultado desastroso para ambas partes. De entre los muchos ejemplos
que existen de estos impactos, vamos a enumerar sólo una serie de casos.
 DEFORESTACIÓN: El daño causado por la tala de árboles depende de la intensidad con
que ésta se produzca y del tipo y estado del suelo. La deforestación con fines agrarios
ha ido aumentando. A diferencia de la agricultura mecanizada de hoy en día, la
tradicional tenía por costumbre plantar almendros u otras especies frutales o dejar los
restos de la vegetación autóctona en las lindes de separación entre los campos. En el
caso de abandono de tierras, la consecución de la comunidad clímax era relativamente
fácil.
En los bosques templados, al existir mucha materia orgánica en el suelo, éste conserva
su fertilidad durante algunos años tras la deforestación. Así, la restauración del bosque
primitivo va a ser posible en función del estado de conservación de dicho suelo. En los
bosques tropicales al no existir apenas materia orgánica en el suelo, debido al rápido
reciclaje de la misma, la deforestación masiva conduce a un empobrecimiento total,
con formación de costras rojizas (lateritas), aunque si la tala no fue muy drástica,
existe la posibilidad de una lenta recuperación.
 INCENDIOS FORESTALES: El fuego fue un factor ambiental natural, especialmente en
los ecosistemas templados. El rejuvenecimiento provocado por los incendios
naturales, debidos a los rayos, en los pinares del sur y del oeste de Estados Unidos ha
sido motivo de numerosos estudios. Sólo los pinos viejos, más ricos en resina, eran
exterminados. Los incendios controlaban el crecimiento de la vegetación e impedían la
existencia de otros mayores y más devastadores.
Las oleadas de incendios ocurridos en los últimos años en los ecosistemas
mediterráneos hacen necesarias fuertes campañas de concienciación. La consecución
de una nueva sucesión va a depender, pues, de la magnitud del incendio, del estado
del suelo y de la existencia en él de semillas resistentes.
 INTRODUCCIÓN DE ESPECIES NUEVAS: Como ejemplo de esta acción nociva
podríamos citar el tan conocido caso de la introducción de conejos en Australia: los
canguros, herbívoros marsupiales, se encontraban perfectamente adaptados sin
depredador alguno. Los ingleses introdujeron todo tipo de animales: caballos, ovejas,
UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile
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conejos, perros, gatos, zorros, etc. El efecto no se hizo esperar, y la voracidad de los
conejos acabó con la hierba. Actualmente el problema tiene muy difícil solución, pues
los conejos sobreviven a plagas y a la caza, aumentando sin cesar.
7. BIOMAS:
Un bioma es un conjunto de ecosistemas terrestres con semejantes condiciones climáticas y
caracterizados por su tipo de vegetación predominante. Además de ocupar grandes territorios,
los biomas se extienden por varios continentes, de manera que en los distintos ecosistemas
pertenecientes a un mismo bioma, las especies pueden ser muy diferentes pero tener un
origen común (especies vicariantes).
Se pueden clasificar según diversos criterios. La primera división más evidente se hace entre
ecosistemas acuáticos y terrestres. Dentro de los acuáticos, cabe diferenciar los ecosistemas
marinos, lacustres y fluviales. La clasificación de los ecosistemas terrestres en grandes biomas
es compleja, sobre todo a la hora de definir sus fronteras, pues las características de uno dejan
paso gradualmente a las de otro.
1.- BIOMAS ACUÁTICOS.
A. OCÉANOS Y MARES: La superficie de los océanos ocupa unas dos terceras partes de todo el
planeta. Hay varias características del agua que determinan la peculiaridad del biotopo
marino: su densidad, salinidad, la baja solubilidad del oxígeno y la absorción de la radiación.
Se puede decir que en los océanos la zona fótica es la única autótrofa y produce alimento para
todas las áreas más profundas que son heterótrofas.
Los valores de salinidad en los grandes océanos son muy semejantes 34 %. La salinidad no
puede considerarse un factor limitante de la vida en los mares, ya que existen mecanismos
osmóticos adaptativos muy antiguos que se han generalizado en todos los organismos que
pueblan este medio.
B. LAGOS: Los ecosistemas lacustres presentan algunas semejanzas con los mares,
especialmente el mismo tipo de organización según el eje gravedad-luz con una zona fótica en
la que tiene lugar la fotosíntesis, los procesos de sedimentación que tienden a empobrecerla
en nutrientes y las mezclas verticales de agua que sirven para compensarlos.
Aunque existen lagunas salinas e incluso hipersalinas, lo normal es que el agua de los lagos
tenga muchas menos sales que la del mar. Algunos lagos, sobre todo de alta montaña, se
caracterizan por el bajo grado de mineralización de sus aguas. Según el nivel de concentración
de nutrientes se distinguen lagos oligatróficos con aguas muy puras y bajo contenido de
nitratos y fosfatos, mesotróficos y eutróficos, estos últimos en muchos casos debido a la
contaminación, aunque también existe eutrofia natural. A medida que aumenta la eutrofia
aumentan los valores de los coeficientes de extinción de la luz y disminuye el espesor de la
capa fótica.
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C. RÍOS: Los ríos constituyen unos ecosistemas acuáticos especiales en los que el agua fluye
desde los puntos de nacimiento en los arroyos de cabecera hasta la desembocadura. Las
características químicas del agua de los ríos dependen del tipo de sustrato geológico de la
cuenca y de los ecosistemas terrestres que la cubren. El caudal también está en función de la
cuenca, especialmente de su extensión pero también de las características de la cubierta
vegetal.
2.- BIOMAS TERRESTRES.
La distribución de la radiación es máxima en el ecuador y mínima en los polos, y consecuencia
de ello se genera un tipo de circulación atmosférica, con tres células, que son las responsables
de que exista una clara zonación climática de zonas más húmedas y más secas. Los siete
grandes biomas terrestres más característicos son:
A. DESIERTO: La mayor zona desértica del planeta aparece a unos 20º latitud norte y se
extiende desde la costa atlántica de África hasta Asia central y en ella los desiertos del Sáhara,
el de Arabia y el del Gobi. En América del norte, en las mismas latitudes, existe también una
zona desértica que se corresponde a una franja que se extiende por Estados Unidos y México.
En el hemisferio sur, en la misma latitud, encontramos zonas desérticas en Chile, sur de África
y Australia. El biotopo de este ecosistema se caracteriza por precipitaciones escasas (menos de
250 mm/año), y aleatorias, evaporación elevada, grandes oscilaciones de temperatura y bajo
porcentaje de humedad.
B. TUNDRA: Se localiza en la región polar del hemisferio norte, tanto en Norteamérica como
en Eurasia. En ella los veranos son efímeros y las precipitaciones escasas, no llegando los 200
mm/año. El invierno es largo y frío, por lo que el suelo suele estar helado, formándose una
capa llamada permafrost.
C. ESTEPA: Este ecosistema aparece en todos los continentes. Es el biotopo más afectado por
la mecanización de las labores agrícolas y ganaderas, y ha sido mayoritariamente transformado
por cultivo o pasto. Además las condiciones climáticas v el tipo de vegetación que aparece
favorecen la producción de incendios.
Los inviernos en la estepa son rigurosos y los veranos cálidos. Hay escasas y aleatorias
precipitaciones, pero se da una cierta estacionalidad climática con una época más seca y otra
más húmeda.
D. SABANA: Es el mayor sistema biótico del mundo y aparece entre 5 a 20º latitud N y S en la
región de África, Sudamérica y Australia. El clima puede ser tropical o subtropical, las
temperaturas son cálidas todo el año, y la precipitación estacional es del orden de 500 a 1.500
mm/año.
D. TAIGA O BOSQUE DE CONÍFERAS TEMPLADO: Se extiende por dos grandes regiones,
Eurasia y Norteamérica. Aparece en altas latitudes y altitudes, con precipitaciones superiores a
la tasa de evapotranspiración potencial. Se sitúa latitudinalmente por debajo de la tundra, con
más deshielo en los meses más cálidos y precipitaciones algo mayores.
UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile
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E. BOSQUE CADUCIFOLIO TEMPLADO: Aparece en el hemisferio norte, principalmente en
Estados Unidos y Europa. Su biotipo se caracteriza por lluvias predecibles y clima suave.
Se alternan períodos con presencia o ausencia de hojas. Las especies efímeras crecen
rápidamente al principio de primavera, florecen antes de la aparición de las hojas y maduran
los frutos durante el verano. Es frecuente la presencia de moléculas orgánicas llamadas
taninos, como defensa ante los herbívoros, aunque algunos de ellos, a su vez, adaptan su ciclo
de vida para consumir las hojas cuando la concentración de taninos sea la mínima.
F. BOSQUE LLUVIOSO TROPICAL: Se localiza dentro de los 20' latitud N y S, en el centro y sur
de América, África y el sureste de Asia. Las lluvias son uniformes y abundantes, entre 1.500 y
hasta 10.000 mm al año. Las temperaturas son cálidas, alrededor de 25º C, la humedad
elevada y hay escasa estacionalidad climática.
8. CONCEPTO DE BIODIVERSIDAD:
En 1988 el biólogo Edward O. Wilson comenzó a utilizar la palabra BIODIVERSIDAD para
denominar la variedad de formas de vida existentes en la Tierra. En 1992, tras la Conferencia
de Rio de Janeiro el significado del término biodiversidad se amplió para hacer referencia a
tres conceptos, o niveles de estudio:
o Diversidad genética (entre los individuos de una especie dada) es la variabilidad que
existe en la información genética de los individuos de la misma especie.
o Diversidad de especies, es decir número de especies, variedad de especies que existe
en una región, o en toda la biosfera. A veces se generaliza el concepto más amplio de
diversidad taxonómica.
o Diversidad de ecosistemas o diversidad ecológica (variedad de comunidades en los
ecosistemas) es la variedad de comunidades biológicas que interactúan entre sí y con
sus ambientes no vivos, es decir, la variedad de ecosistemas.
En general la biodiversidad aumenta desde los polos hasta el ecuador. Las zonas con mayor
biodiversidad se encuentran entre los trópicos, en las selvas tropicales, los arrecifes de coral y
las llanuras abisales de los océanos.
Hace millones de años, la vida era muy diferente de lo que conocemos hoy, a lo largo de la
historia de la Tierra, se han producido grandes extinciones masivas que han acabado con gran
parte de la biodiversidad existente, pero de nuevo la biodiversidad vuelve a surgir, a pesar de
que muchas especies y grupos enteros hayan desaparecido, como ocurrió con los dinosaurios.
La gran biodiversidad que existe actualmente es el resultado de casi cuatro mil millones de
años de evolución sobre el planeta y la adaptación de los organismos a los diferentes hábitats.
Todos los seres vivos tienen un papel importante en los ecosistemas en los que habitan, así
una mariposa además de estar integrada en una red trófica, lleva a cabo importantes
funciones como la polinización. De forma que hay una interdependencia entre especies tal
que, la pérdida de una, tiene un efecto multiplicador sobre el resto.
UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile
20
En cuanto a los BENEFICIOS, la biodiversidad afecta a muchos aspectos de nuestra vida y debe
protegerse por multitud de razones entre las que destacan:
1.- Favorece la estabilidad del clima y mantiene la composición gaseosa de la atmósfera,
interviene en el mantenimiento de la fertilidad del suelo y la calidad del agua.
2.- Es una fuente potencial de riqueza en forma de alimentos, medicinas, sustancias de interés,
materiales…
3.- Mantener la biodiversidad permite conocer mejor el funcionamiento de los ecosistemas y
el papel que desempeñan en estos los diferentes organismos.
4.- La naturaleza es fuente de placer e inspiración, y constituye la base sobre las que se
realizan numerosas actividades recreativas, turísticas y culturales.
Aunque la riqueza biológica de la Tierra es difícil de cuantificar, se estima que el número total
de especies varía entre 5 y 100 millones, y la mayoría están aún por descubrir. Sólo conocemos
una parte muy pequeña, alrededor de dos millones de especies, aunque cada año se describen
cerca de cien nuevas. La mayor parte de las especies corresponden a invertebrados, insectos
de los que se han descrito más de 850.000.
España es uno de los países con más diversidad a escala mundial y cuenta con uno de los
patrimonios naturales más ricos de Europa. Entre las causas de la elevada biodiversidad
podemos destacar su localización geográfica, con diferentes climas, húmedo, mediterráneo,
continental, e incluso árido, además su variada orografía con gran riqueza de ecosistemas y
numerosos hábitats.
La cercanía al continente africano convierte a España en el paso obligado de muchas especies
migratorias. El carácter insular de las islas Canarias y su particular clima hace que existan
especies muy diferentes a las de la Península. La industrialización y desarrollo tardíos han
mantenido grandes extensiones naturales bien conservadas.
Entre las especies más representativas de la flora destacamos; la encina (Quercus ilex), el roble
(Q. robur), el Pinus sylvestris y el P. pinaster, el pinsapo (Abies pinsapo) y Posidonia oceánica.
En cuanto a la fauna, se calcula que en España viven alrededor de 100 especies de mamíferos,
460 especies de aves, 83 de reptiles, 28 de anfibios y 70 de peces continentales, siendo los más
representativos; jabalí, (Sus scrofa). El zorro (Vulpes vulpes), cabra montés (Capra ilex
pirenaica), el oso pardo,(Ursus arctos pyrenaicus), la abubilla (Upupa epox), el buitre leonado
(Gyps fulvus), la avutarda (Otis tarda), la grulla (Grus grus).
Los ENDEMISMOS son especies autóctonas de un lugar y sólo se encuentra ahí. Cuantos más
endemismos vivan en un área dada, mayor valor tendrá por ello la importancia de su
conservación. La riqueza biológica de España va más allá del número de especies. Unas 1000
plantas son endémicas de nuestro país y otras 500 solo son compartidas con los países del
norte de África, los llamados endemismos iberoafricanos. En las Islas Canarias donde el factor
aislamiento se hace sentir de forma especial, más de un 15% de sus plantas son endémicas. En
cuanto a la fauna también los endemismos se multiplican en Canarias; de las más de 6000
especies de las islas, casi la mitad son endémicas, como el Drago, Pinsapo (Abies pinsapo),
Águila imperial (Aquila heliaca), Lince ibérico (Lynx pardina). En peligro crítico de extinción, la
foca monje, el sapillo balear, el lagarto gigante de la Isla de Hierro.
UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile
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PUNTOS CALIENTES de diversidad, término introducido por el conservacionista Norman Myers
en 1988 para describir las áreas del planeta con una biodiversidad elevada y sobre la que
convenía centrar los esfuerzos conservacionistas. El término MEGADIVERSIDAD lugares de la
Tierra en los que la biodiversidad, expresada en número de especies, se concentra de manera
extraordinaria. Un bosque tropical puede contener entre 200-500 especies de árboles por Ha.
9. LA PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD: CAUSAS ACTUALES:
El aumento de la población humana, y la explotación de recursos a gran escala, ha provocado
en las últimas décadas una reducción considerable de la biodiversidad. La pérdida de
biodiversidad en nuestros días hace pensar que actualmente estamos asistiendo a la sexta
gran extinción, en este caso por causas evitables, y en la que nuestra especie puede estar en
peligro. Las principales causas de la pérdida de biodiversidad son:
1.- DESTRUCCIÓN Y FRAGMENTACIÓN DE LOS HÁBITATS, producida principalmente como
consecuencia del crecimiento demográfico y el desarrollo agrícola, industrial y urbano. Este
crecimiento ha provocado efectos perjudiciales para la biodiversidad, como la deforestación, el
sobrepastoreo, el crecimiento de las tierras de cultivo y las ciudades; la construcción de vías de
transporte, la contaminación de aguas, suelos y atmósfera; los incendios forestales,
construcción de presas, la tala, las malas prácticas agrícolas.….etc.
2.- EL CAMBIO CLIMÁTICO, producido por el aumento del efecto invernadero. Tiene como
consecuencia la destrucción de algunos hábitats, el desplazamiento de algunos organismos
móviles, la alteración de los ciclos de reproducción de determinados organismos, etc.
3.- INTRODUCCIÓN DE ESPECIES EXÓTICAS fuera de su área normal de distribución. Las nuevas
especies introducidas suelen entrar en competencia con las especies autóctonas, que son
desplazadas de su nicho ecológico (papel que desempeña cada especie en el ecosistema) y
pueden llegar a extinguirse. Como la introducción de los jacintos de agua o los cangrejos
americanos, que amenazan a las variedades autóctonas de la Península Ibérica.
4.- SOBREEXPLOTACIÓN DE ESPECIES Y DE ECOSISTEMAS producida por actividades como la
caza y la pesca incontroladas que pueden llegar a exterminar especies, el coleccionismo, la
posesión de mascotas exóticas, y el comercio ilegal de especies protegidas.
La pérdida de biodiversidad constituye el proceso principal de cambio ambiental. La extinción
de una planta, puede causar la desaparición de un gran número de organismos que dependen
de ella.
10. EL VALOR DE LA BIODIVERSIDAD Y CONSECUENCIAS DE SU PÉRDIDA:
Además de tener un valor intrínseco y mantener el equilibrio ecológico del planeta, la
biodiversidad proporciona bienes y servicios al ser humano y permite la existencia de múltiples
industrias, así su pérdida causa graves costos económicos para los países. La importancia de la
biodiversidad reside:
A) VALORES ECOLÓGICOS. La coexistencia de un número elevado de especies en un
ecosistema es la causa de que los ciclos biológicos y las redes tróficas se estrechen
dando mayor estabilidad al ecosistema.
UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile
22
Un ecosistema más diverso puede resistir mejor la tensión medioambiental y es más
productivo, la pérdida de una especie disminuye y el sistema se mantiene o recupera de daños
y perturbaciones.
B) VALORES CIENTÍFICOS. Cada animal contiene información genética por selección
natural y mutaciones a lo largo de millones de años de evolución. En el queda impresa
la solución dada por cada especie a los problemas de supervivencia. Cada especie
guarda un patrimonio de cómo funciona el proceso vital y el papel que tiene cada
especie en el ecosistema.
C) VALORES PATRIMONIALES. Cada país hereda tres tipos de riqueza: material, cultural y
biológica. El conjunto de especies de un país, una nación o una región se denomina
biota y debe ser objeto de protección y conocimiento. Los viajes ecoturísticos
permiten conocer especies endémicas, fomentar la economía de las zonas ricas en
biodiversidad y practicar safaris fotográficos pero debe hacerse con el máximo respeto
para evitar la pérdida de esa riqueza biológica. El turismo verde se está convirtiendo
en una importante fuente de ingresos económicos.
D) VALORES ECONÓMICOS. Desde muy antiguo la humanidad ha buscado en los seres
vivos una fuente de recursos naturales para su economía, la agrobiodiversidad busca
la variabilidad entre especies y dentro de las especies, entre razas. Se pretende
contribuir a mejorar la resistencia a las enfermedades, diversificar productos,
incrementar la productividad, mejorar la nutrición humana, etc.
11. LA PROTECCIÓN DE LA BIODIVERSIDAD: CONSERVACIÓN “IN SITU” Y “EX SITU”:
Conservar la biodiversidad en muchas ocasiones no es fácil, ya que las medidas encaminadas a
ello tropiezan con intereses económicos y políticos. Podemos agrupar las formas de
protección de la biodiversidad en dos tipos:
 CONSERVACIÓN IN SITU, basada en la conservación de los ecosistemas y hábitats
naturales en los que habitan las especies amenazadas, desde grandes áreas como las
Reservas de la Biosfera y los hotspots (puntos calientes de diversidad) hasta las
reservas locales, como los Parques Nacionales, Paisajes Protegidos, etc.
 CONSERVACIÓN EX SITU, consiste en conservar y recuperar a los seres vivos fuera de
su hábitat natural, en lugares como parques zoológicos, centros de investigación,
invernaderos, bancos de semillas, etc.
En el año 2001 se celebró la Cumbre de Gotemburgo, la Unión Europea llegó a un acuerdo
para proteger los hábitats y las especies más importantes y se establecieron una serie de
medidas como:
 Crear centros como jardines botánicos o zoológicos, y aplicar las nuevas técnicas de
biotecnología en la creación de bancos de genes, de semillas y técnicas de clonación.
UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile
23
 Establecer lugares protegidos, Parques Nacionales, Parques Naturales, Reservas de la
Biosfera, bien para la conservación de especies determinadas o por ser zonas de
interés ecológico.
 Recuperar especies amenazadas o en peligro de extinción.
 Preservar y restaurar la biodiversidad en las zonas rurales no protegidas, bosques con
un alto valor natural.
 Restablecer las poblaciones de peces y los hábitats marinos.
 Reducir el impacto del comercio internacional en la biodiversidad, especialmente con
el fin de limitar la deforestación tropical.
 Limitar las emisiones de gases de efecto invernadero, con el fin de frenar el cambio
climático y reducir la presión sobre la biodiversidad.
 Fomentar la investigación para fomentar la conservación y la utilización adecuada de
la diversidad biológica.
 Decretar y respetar leyes encaminadas a la preservación de las especies y de los
ecosistemas.
 Fomentar la educación y la conciencia pública sobre la importancia de la conservación
de la diversidad biológica.
Todos los ciudadanos debemos contribuir a detener la pérdida de biodiversidad, protegerla y
evitar su deterioro, a veces con pequeñas acciones cotidianas, como reducir los desechos,
aumentar el uso de medios de transporte respetuosos con el medio ambiente, evitar comprar
artículos que dañen el medio ambiente… etc.

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  • 1. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 1 ÍNDICE 1. Concepto de biosfera y ecosistema. 2. Estructura trófica y flujo de energía en los ecosistemas. 3. Producción Primaria y secundaria. Eficacia ecológica. Factores limitantes de la producción primaria. 4. Pirámides ecológicas. Los ciclos biogeoquímicos del O, C, N, P y S. 5. Estructura y dinámica de poblaciones. Potencial biótico y factores reguladores del tamaño poblacional. Curvas de supervivencia. 6. Estructura y dinámica de comunidades. Interacciones entre los seres vivos. Sucesión ecológica. 7. Principales biomas. 8. Concepto de la biodiversidad. 9. La pérdida de biodiversidad: causas actuales. 10. El valor de la biodiversidad y consecuencias de su pérdida. 11. La protección de la biodiversidad: conservación “in situ” y “ex situ”. 1. CONCEPTO DE BIOSFERA Y ECOSISTEMA: La biosfera es el sistema formado por todos los seres vivos que habitan en la Tierra. Se trata del subsistema de la Tierra que engloba los seres vivos y que mantiene relaciones con los otros tres subsistemas terrestres: la atmósfera, la hidrosfera y la geosfera. La biosfera es una capa heterogénea; presenta un grosor variable; también sus características ambientales son variables: en lugares distintos de la biosfera pueden ser diferentes la temperatura, la intensidad lumínica, la disponibilidad de agua, sus componentes químicos…; por último los distintos territorios presentes en la Tierra difieren entre sí por la variedad de seres vivos que se encuentran en ellos. Se define ECOSISTEMA como la zona de la biosfera formada por seres vivos de distintas especies y un medio físico, entre los cuales se producen múltiples relaciones, intercambiándose materia y energía. Los componentes del ecosistema pueden ser bióticos (la biocenosis está constituida por los seres vivos de distintas especies que se relacionan entre sí dentro de un ecosistema) y abióticos (el biotopo es el espacio de un ecosistema constituido por sus componentes químicos y sus factores físicos, tales como la temperatura, la precipitación la iluminación, etc.). 2. ESTRUCTURA TRÓFICA Y FLUJO DE ENERGÍA EN LOS ECOSISTEMAS. CADENA Y RED TRÓFICA. Las relaciones tróficas representan el mecanismo de transferencia energética de unos organismos a otros en forma de alimento (trofos en griego significa "comer"). Se suelen representar mediante las llamadas cadenas tróficas, formadas por varios eslabones o niveles tróficos, que son los siguientes:  PRODUCTORES: Constituyen el primer nivel trófico, y son organismos autótrofos capaces de captar y transformar la energía lumínica incidente en energía química. Los principales organismos fotosintéticos son las plantas
  • 2. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 2 superiores y el fitoplancton. La reacción implicada en este proceso se denomina fotosíntesis. La materia orgánica fabricada es utilizada por los propios organismos fotosintéticos para el mantenimiento de sus procesos vitales. El mecanismo de la respiración supone una degradación de la energía, que tras ser utilizada en los procesos vitales se transforma en calor. La energía restante se acumula en las estructuras vivas, pudiendo ser transferida en forma de alimento a los seres heterótrofos.  CONSUMIDORES: Los consumidores son organismos heterótrofos (heteros en griego significa "diversos") que utilizan la materia orgánica, tomada directa o indirectamente de los autótrofos, para llevar a cabo sus funciones vitales mediante mecanismos respiratorios. Dentro de los consumidores pueden distinguirse los siguientes tipos: o Los herbívoros o consumidores primarios, que constituyen el segundo nivel. o Los carnívoros o consumidores secundarios, que forman el tercer nivel. o Los carnívoros finales, que se alimentan de los carnívoros, constituyen el cuarto nivel. Otros tipos de consumidores son: o Los omnívoros, que se alimentan de más de un nivel trófico. Se trata de un mecanismo adaptativo que facilita la supervivencia. Como ejemplo podemos citar al hombre. o Los carroñeros o necrófagos, que se alimentan de cadáveres, como los buitres y los chacales. o Los detritívoros, que consumen toda una gradación decreciente de restos orgánicos, como las lombrices de tierra.  DESCOMPONEDORES: Constituyen un tipo especial de organismos detritívoros que se encargan de transformar la materia orgánica en sales minerales que la constituían, con lo que cierran el ciclo de materia, como los hongos y bacterias. Aunque hasta aquí hemos hablado de cadenas, sería más propio hablar de redes tróficas, pues de cada nivel pueden partir ramificaciones. CADENAS Y REDES TRÓFICAS: Las cadenas tróficas son una representación de la transferencia unidireccional de la materia y la energía de un organismo, que sirve de alimento, a otro, que lo obtiene. Cada organismo constituye un eslabón de la cadena y su relación alimentaria se representa mediante flechas que indican el sentido del recorrido de la materia y la energía.
  • 3. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 3 Una red trófica es una representación del entramado de relaciones tróficas que se establecen entre las poblaciones de una comunidad, y trata de expresar las vías por las que la materia y la energía pasan de unos seres vivos a otros. EL RECICLADO DE LA MATERIA Existe un término que se emplea frecuentemente en la actualidad: biodegradable. La materia orgánica presente en el suelo ha de ser descompuesta en materia inorgánica para que los productores puedan asimilarla nuevamente. Dicha materia orgánica susceptible de ser degradada por esta vía biológica se denomina biodegradable. La biosfera cuenta con un amplio grupo de organismos (transformadores, mineralizadores) encargados del reciclado de nutrientes, que ocupan un mismo nivel trófico y reciben el nombre de descomponedores, en el amplio sentido de la palabra. El ciclo de la materia tiende a ser cerrado. Utilizamos la palabra tiende, ya que con cierta frecuencia los nutrientes escapan de la biosfera por gasificación o por lixiviado, pudiendo ser exportados lejos de su lugar de origen. Además, algunos restos orgánicos escapan al reciclado llevado a cabo por los descomponedores y quedan enterrados en condiciones anaerobias, transformándose en combustibles fósiles, carbón y petróleo, que se almacenan en la litosfera. FLUJO DE ENERGÍA El sentido de transferencia de energía en la cadena trófica es unidireccional. Toda la cadena ha de cumplir las leyes de la termodinámica. Así, la energía no se pierde en ningún punto, lo que sucede es que su flujo va disminuyendo al degradarse en la respiración y al desprenderse como calor, tras ser utilizada por los seres vivos para su mantenimiento. Por tanto, la energía entrante en el sistema es igual a la acumulada en cada nivel más la desprendida como calor. Como resultado de esta disminución en el flujo de la energía, el número de eslabones ha de ser limitado (cinco como máximo). El flujo de energía es abierto.
  • 4. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 4 3. PRODUCCIÓN PRIMARIA Y SECUNDARIA. EFICIENCIA ECOLÓGICA. FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA. PARÁMETROS TRÓFICOS: Se denominan parámetros tróficos a las medidas utilizadas para evaluar tanto la rentabilidad de cada nivel trófico como la del ecosistema completo. Todas las que se exponen a continuación podrán ser interpretadas en ambos sentidos.  BIOMASA (B): La biomasa es la cantidad en peso de materia orgánica viva (fitomasa -vegetal- y zoomasa -animal-) o muerta (necromasa) de cualquier nivel trófico o de cualquier ecosistema por unidad de área o volumen (por ejemplo leña, leche, carne, hojarasca, etc.). La biomasa se mide en kilogramos, gramos, miligramos, etc., aunque es frecuente expresarla en unidades de energía: un gramo de materia orgánica equivale a 4 o 5 kilocalorías. gC/cm2, kgC/m2, tmC/ha, etc. (C representa la materia orgánica).  PRODUCCIÓN (P): Se define como la cantidad de energía acumulada como materia orgánica por unidad de superficie o volumen y por unidad de tiempo, en cada nivel trófico o ecosistema. Este concepto representa la cantidad de energía que fluye por cada nivel trófico. Se suele expresar en gC/m2 · día, kcal/ha· año, julios (1 J = 0,24 cal) o vatios (J/s), etcétera, y se puede cuantificar de las siguientes formas:  PRODUCCIÓN PRIMARIA es la energía fijada por los organismos autótrofos.  PRODUCCIÓN SECUNDARIA es la correspondiente al resto de los niveles tróficos.  PRODUCCIÓN BRUTA (Pb) es la cantidad de energía fijada por unidad de tiempo. Si nos referimos a los productores, este concepto representará el total fotosintetizada por día o año. Si se trata de la de los consumidores, corresponderá a la cantidad de alimento asimilado del total ingerido.  PRODUCCIÓN NETA (Pn) es la energía almacenada en cada nivel, potencialmente disponible para ser transferida a los siguientes niveles tróficos. Representa el aumento de la biomasa por unidad de tiempo y se obtiene restando de la producción bruta la energía consumida en el proceso respiratorio de automantenimiento (R). Pn = Pb - R. Regla de 10 por 100: "La energía que pasa de un eslabón a otro es aproximadamente el 10 por 100 de la acumulada en él." Esta regla explica la razón por la cual el número de eslabones es muy limitado, aunque dicho porcentaje no es constante a lo largo de toda la cadena, sino que aumenta en los últimos eslabones.
  • 5. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 5  PRODUCTIVIDAD: La productividad es la relación que existe entre la producción y la biomasa (entre los intereses y el capital).Sirve para indicar la riqueza de un ecosistema o nivel trófico, ya que representa la velocidad con que se renueva la biomasa, por lo que recibe el nombre de tasa de renovación, y su valor es el cociente Pn/B. Varía entre 0 y 1 e indica la producción de nueva biomasa en cada nivel trófico en relación con la biomasa existente.  TIEMPO DE RENOVACIÓN: Llamamos tiempo de renovación al período que tarda en renovarse un nivel trófico o un sistema. Este concepto se expresa mediante una relación inversa a la anterior, B/Pn, y se puede medir en días, años, etc.  EFICIENCIA: Este concepto representa el rendimiento de un nivel trófico o de un sistema y se calcula mediante el cociente salidas/entradas (output/input). Podemos valorarla desde diversos puntos de vista:  La eficiencia de los productores se calcula mediante la relación energía asimilada/energía incidente, que alcanza valores inferiores al 2 por 100. Este valor corresponde tan sólo a la producción bruta.  Si calculamos el cociente Pn/Pb, estaremos midiendo la cantidad de energía incorporada a cada nivel respecto al total asimilado, en cuyo caso estaremos constatando las pérdidas respiratorias, que referidas al caso del fitoplancton son del 10 al 40 por 100, rebasando el 50 por 100 en la vegetación terrestre.  La rentabilidad de los consumidores se suele valorar en función de la relación Pn/total ingerido o, como acostumbran los ganaderos, engorde/alimento inge-rido.  EFICIENCIA ECOLÓGICA es la fracción de la producción neta de un determinado nivel trófico que se convierte en producción en la del siguiente nivel trófico. Las medidas de eficiencia son interesantes para valorar los ecosistemas explotados por el ser humano, siempre que se contabilicen correctamente las entradas y salidas del sistema, especialmente los INSUMOS: costes de: combustibles de las máquinas, gastos en semillas especiales, administración, vacunación ya que, muchas veces el hombre, al explotar los sistemas naturales, ha valorado la eficacia de los mismos a partir de los resultados obtenidos, sin tener en cuenta toda la energía y materia empleadas como entradas. FACTORES LIMITANTES DE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA: Una de las mayores preocupaciones de la humanidad es descubrir un método para aumentar la producción de alimentos. Para ello es necesario partir de un incremento en la actividad fotosintética, ya que es la base de sustentación de los demás niveles tróficos. Los principales factores limitantes de la fotosíntesis son:
  • 6. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 6 o La TEMPERATURA Y LA HUMEDAD: Estos dos factores físicos limitan la producción primaria en áreas continentales. La eficiencia fotosintética aumenta al hacerlo ambos parámetros. Pero si la temperatura aumenta mucho, la producción primaria decrece bruscamente por desnaturalización de las enzimas fotosintéticas. o La FALTA DE NUTRIENTES: La presencia de los nutrientes necesarios para la biosíntesis de ciertas moléculas orgánicas es un condicionante importantísimo para la eficiencia fotosintética. El CO2 no constituye un factor limitante, ni en tierra ni en el mar. Se observa que un incremento en este gas produce una mayor eficiencia fotosintética, hasta alcanzar un valor por encima del cual se alcanza la saturación por falta de otros nutrientes. El fósforo es el principal factor limitante de la producción primaria dado que su proceso de liberación es muy lento y es un recurso no renovable (reservas para unos 100 años). El nitrógeno ocupa el segundo lugar en importancia, observándose que cuando falta este compuesto, y no el anterior, aparecen organismos fijadores de nitrógeno atmosférico. En ecosistemas acuáticos la distancia de reciclaje es mayor: la fotosíntesis ocurre en la superficie del agua y en el fondo tiene lugar la degradación de materia orgánica. Los nutrientes ascienden en zonas de afloramiento (corrientes verticales). En ecosistemas terrestres la distancia es pequeña: de la copa del árbol al suelo. Sólo puede llegar a ser más grande por lixiviado o por explotación humana. o La luz: La luz llega a los fotosistemas (en los cloroplastos) que tienen: muchas moléculas captadoras (clorofilas, carotenos), que actúan de antena y un solo centro de reacción (molécula de clorofila especial). A un incremento en la intensidad lumínica le corresponde un aumento en la fotosíntesis. Pero cuando dicha intensidad alcanza un nivel determinado se produce una saturación, En este momento están ocupados todos los centros de reacción. Además, los sistemas de captación se hacen sombra unos a otros. 4. LAS PIRÁMIDES ECOLÓGICAS. LOS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS DEL O, C, N, P Y S. Son esquemas que se utilizan para representar cuantitativamente las relaciones tróficas entre los distintos niveles de un ecosistema. Se utilizan barras superpuestas que suelen tener una altura constante y una longitud proporcional al parámetro elegido, de manera que el área representada es proporcional al valor del parámetro que se mide. La energía acumulada por los descomponedores no figura en las pirámides por ser difícilmente cuantificable, ya que se trata de organismos de complicada visualización y de ciclo reproductor muy rápido. Pueden existir tres tipos de pirámides tróficas:
  • 7. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 7 a) PIRÁMIDES DE ENERGÍA. Representan el contenido energético de cada nivel. Su forma es la de una verdadera pirámide, ya que siguen la regla del 10 por 100, y se suelen expresar en kilojulios/m2 ·año. b) PIRÁMIDES DE BIOMASA. Están elaboradas en función de la biomasa acumulada en cada nivel. Pueden representar la forma de una pirámide real, ya que la biomasa va decreciendo en progresiones del 10 por 100. En los ecosistemas terrestres, la biomasa secundaria resulta insignificante comparada con la del primer eslabón, dando lugar a pirámides con grandes diferencias entre sus niveles. Pueden además, representarse en forma de pirámides invertidas, en las que en escalón es de tamaño superior al precedente. c) PIRÁMIDES DE NÚMEROS. Se realizan mediante el recuento del número de los individuos que constituyen cada nivel. Estas pirámides, al igual que las anteriores, pueden resultar engañosas al presentarse de forma invertida. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS: O, C, N, P Y S Los ciclos biogeoquímicos comprenden una serie de caminos realizados por la materia que escapa de la biosfera a través de otros sistemas (atmósfera, hidrosfera o geosfera) antes de retornar a ella. El tiempo de permanencia de los elementos en los distintos medios es muy variable, denominándose almacén o reserva aquel lugar donde dicha permanencia es máxima. Los ciclos biogeoquímicos están perfectamente ajustados por diversas realimentaciones y en ellos se encuentran implicados el ciclo del agua, el ciclo geológico y los procesos vitales de fotosíntesis y respiración. Las actividades humanas tienden a acelerar los ciclos biogeoquímicos, poniendo en peligro sus delicados mecanismos de autorregulación. 1.- CICLO DEL CARBONO: Los organismos productores terrestres obtienen el dióxido de carbono de la atmósfera durante el proceso de la fotosíntesis para transformarlo en compuestos orgánicos como la glucosa, y los productores acuáticos lo utilizan disuelto en el agua en forma de bicarbonato (HCO3-). Los consumidores se alimentan de las plantas, así el carbono pasa a formar parte de ellos, en forma de proteínas, grasas, hidratos de carbono, etc. En el proceso de la respiración aeróbica, se utiliza la glucosa como combustible y es degradada, liberándose el carbono en forma de CO2 a la atmósfera. Por tanto en cada nivel trófico de la cadena alimentaria, el carbono regresa a la atmósfera o al agua como resultado de la respiración. Los desechos del metabolismo de las plantas y animales, así como los restos de organismos muertos, se descomponen por la acción de ciertos hongos y bacterias, durante dicho proceso de descomposición también se desprende CO2. Las erupciones volcánicas son una fuente de carbono, durante dichos procesos el carbono de la corteza terrestre que forma parte de las rocas y minerales es liberado a la atmósfera. En
  • 8. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 8 capas profundas de la corteza continental así como en la corteza oceánica el carbono contribuye a la formación de combustibles fósiles, como es el caso del petróleo. Este compuesto se ha formado por la acumulación de restos de organismos que vivieron hace miles de años. 2.- CICLO DEL FÓSFORO: El P es el principal factor limitante de la fotosíntesis. Las principales causas de la escasez del P son: No tiene fase gaseosa (no se puede tomar libremente de la atmósfera). Muchos fosfatos son poco solubles, por lo que no están disponibles para las plantas. Se libera muy lentamente de las rocas por meteorización (la mayoría está en sedimentos oceánicos y rocas sedimentarias). Es necesario para los seres vivos. Se encuentra: o Como fosfatos: en el esqueleto de vertebrados y disuelto en el líquido intra- y extracelular (regulando el pH). o Forma parte de moléculas orgánicas esenciales: ATP, ADN, ARN. El fósforo se encuentra mayoritariamente inmovilizado en los sedimentos oceánicos y su proceso de liberación es muy lento por ello es un factor limitante para lo producción primaria en el ecosistema así como un recurso no renovable (se estiman que hay reservas para 100 años). De las rocas se libera fósforo por erosión y es utilizado por las plantas para realizar sus funciones vitales. Los animales obtienen fósforo al alimentarse de las plantas o de otros animales que hayan ingerido. En la descomposición bacteriana de los cadáveres, el fósforo se libera en forma de ortofosfatos que pueden ser utilizados directamente por los vegetales verdes, formando fosfato orgánico (biomasa vegetal). 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. 3.- CICLO DEL NITRÓGENO: Abunda en la atmósfera (78%), pero casi ningún organismo puede tomarlo del aire, sólo las bacterias fijadoras de N: Azotobacter (suelo), cianobacterias (fitoplancton), Rhizobium (simbionte de leguminosas) y el hongo Frankia. En tormentas, volcanes y combustiones, se forman óxidos de nitrógeno (NOx) a partir del N2 y el O2. Después caen junto con el agua al suelo como HNO3 (lluvia ácida), donde formará el NO3- que toman las plantas. La mayoría del N que usan las plantas viene de la descomposición de la materia orgánica, por las bacterias nitrificantes:
  • 9. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 9  NH3 (seres vivos)  NO2- NO3- (abono plantas)  Nitrosomonas Nitrobacter Las bacterias desnitrificantes actúan en condiciones anaerobias (encharcamiento o pisoteo) Hay actividades humanas que afectan al ciclo del N: o Combustión a altas temperaturas  provoca la reacción del O2 y el N2 del aire, formando NO2 que se libera a la atmósfera. Allí, junto con el agua, formará el ácido nítrico de la lluvia ácida. o El proceso de fijación industrial para fabricar fertilizantes (método de Haber-Bosch). o El abonado excesivo de los cultivos hace que se libere N2O a la atmósfera (que aumenta el efecto invernadero). También las plantas pueden crecer demasiado y acabar con otros nutrientes del suelo más escasos, con lo que el suelo se empobrece. Por lixiviado también podría llegar a otros lugares donde provocaría eutrofización Hay actividades humanas que afectan al ciclo del N: o Combustión a altas temperaturas ------ provoca la reacción del O2 y el N2 del aire, formando NO2 que se libera a la atmósfera. Allí, junto con el agua, formará el ácido nítrico de la lluvia ácida. o El proceso de fijación industrial para fabricar fertilizantes (método de Haber-Bosch). o El abonado excesivo de los cultivos hace que se libere N2O a la atmósfera (que aumenta el efecto invernadero). También las plantas pueden crecer demasiado y acabar con otros nutrientes del suelo más escasos, con lo que el suelo se empobrece. Por lixiviado también podría llegar a otros lugares donde provocaría eutrofización. 4.- CICLO DEL AZUFRE: El azufre, como sulfato, es aprovechado e incorporado por los vegetales para realizar sus funciones vitales. Los consumidores primarios adquieren el azufre cuando se alimentan de estas plantas. El azufre puede llegar a la atmósfera como sulfuro de hidrógeno (H2S) o dióxido de azufre (SO2), ambos gases provenientes de volcanes activos y por la descomposición de la materia orgánica. Cuando en la atmósfera se combinan compuestos del azufre con el agua, se forma ácido sulfúrico (H2SO4) y al precipitarse lo hace como lluvia ácida. SUELO: Llegan al suelo con la lluvia ácida o como yesos (las rocas evaporitas que se forman en mares poco profundos). Se pierden por lixiviado. BIOSFERA: Las plantas, bacterias y hongos los incorporan como sulfatos y los reducen a SO3 y H2S. Al morir los seres vivos, en su descomposición se libera ácido sulfhídrico a la atmósfera o al suelo.
  • 10. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 10 OCÉANOS PROFUNDOS Y LUGARES ANAEROBIOS: La principal reserva de S son los océanos (donde está como sulfato). Llega por lixiviado y por lluvia ácida.. ATMÓSFERA: Recibe el S de diversas formas: por volcanes (H2S, SO2, SO4 -2 ); por la industria (SO2); como sulfatos marinos levantados por el viento; desprendido en las putrefacciones (H2S); por las algas DMS (SO4 -2  H2S). Se pierden los sulfatos con la lluvia (ácida). BIOACUMULACIÓN: Proceso de acumulación de sustancias tóxicas (metales pesados o compuestos orgánicos sintéticos) en organismos vivos en concentraciones cada vez mayores y superiores a las registradas en el medio ambiente. Las sustancias ingeridas no pueden ser descompuestas ni excretadas. 5. ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE POBLACIONES. POTENCIAL BIÓTICO Y FACTORES REGULADORES DEL TAMAÑO POBLACIONAL. CURVAS DE SUPERVIVENCIA. Población: conjunto formado por los individuos de una misma especie, que habitan en un mismo lugar. El tamaño de las poblaciones en la naturaleza no se mantiene constante, sino que varía con el tiempo. La tasa de crecimiento de una población depende de los nacimientos y la inmigración, que aumentan su tamaño, y de las muertes y la emigración que lo disminuyen. La dinámica de poblaciones estudia, mediante modelos numéricos, los cambios que se producen en el tamaño de las poblaciones con el paso del tiempo, en un entorno de recursos limitados y en el que hay factores que limitan su crecimiento. El número de individuos de una especie tiende a crecer hasta un límite llamado límite de carga, en el que le número de individuos que la componen se mantiene más o menos constante. Este estado estacionario no suele ser lineal, sino que se trata de un equilibrio dinámico en el que el número de individuos oscila alrededor del límite de carga. Para que se alcance este equilibrio, el número de nacimientos debe igualar el número de defunciones por unidad de tiempo. Cuando se alcanza este punto, se dice que la población es en equilibrio o estabilizada. 1.- POTENCIAL BIÓTICO Y RESISTENCIA AMBIENTAL: Los factores que condicionan el tamaño de una población son el potencial biótico y la resistencia ambiental.
  • 11. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 11 El POTENCIAL BIÓTICO (r) es la diferencia entre la tasa de natalidad y la tasa de mortalidad, es característico de cada población y representa la máxima capacidad para reproducirse en condiciones óptimas. r = TN – TM. Cuando una población coloniza un nuevo territorio, su potencial biótico es máximo y el número de individuos que la componen experimenta un crecimiento exponencial. Se llama RESISTENCIA AMBIENTAL a una serie de factores desfavorables que frenan el crecimiento de una población. Estos factores pueden ser externos, como la abundancia de predadores, parásitos, cambios de clima, escasez de alimentos, modificaciones de hábitat, escasez de agua, variaciones de pH o de salinidad o internos, como la competencia por los alimentos. En función de las diferencias en cuanto a los valores del potencial biótico, existen dos estrategias de reproducción:  r ESTRATEGAS: son individuos que poseen el potencial biótico muy elevado (una elevada TN), lo que significa que tienen muchas crías que no reciben cuidados, por lo que quedan abandonadas a su suerte. Debido a ello, son pocas las que sobreviven (poseen una elevada TM) y logran alcanzar la edad adulta, por lo que el tamaño de la población se mantiene estacionario. Sus ciclos vitales son cortos. Son propios de ambientes inestables, que pueden originar con cierta frecuencia una elevada mortandad, de la que se recuperan gracias a su capacidad reproductiva. De esta forma aprovechan la falta de competencia de otras especies que necesitan ambientes más estables. Son, por tanto, especies oportunistas, que intervienen como pioneras en la colonización de nuevos territorios o de aquellos que han sido alterados por causas naturales o antrópicas. Por ejemplo, los insectos y los peces.  k ESTRATEGAS: poseen una menor TN por lo que tienen pocas crías. Sin embargo, la TM es también menor porque, al recibir cuidados, la mayoría de ellas consiguen alcanzar la edad adulta. Por ejemplo, los mamíferos o las encinas. Las especies estrategas de la k son especies especialistas, que utilizan con gran eficiencia ciertos recursos, cuya abundancia influye en la capacidad de carga. Su menor capacidad de dispersión y su menor tasa reproductiva hacen que no sean buenos colonizadores de nuevos hábitats, pero en ambientes estables acaban por desplazar a las especies con estrategia de la r. Se denomina valencia ecológica al campo o intervalo de tolerancia de una determinada especie respecto a un factor cualquiera del medio (como pueden ser la luz, la temperatura, la humedad, el pH o la concentración de fósforo, nitrógeno u otro elemento químico) que actúa como factor limitante. 2.- ESPECIES EURIOICAS Y ESTENOICAS: Desde el punto de vista de la amplitud de la valencia ecológica, se distinguen dos tipos de especies diferentes: las eurioicas y las estenoicas.
  • 12. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 12  ESPECIES EURIOICAS: son aquellas que se caracterizan por ser poco exigentes respecto a los valores alcanzados por un determinado factor, o lo que es lo mismo, sus valencias ecológicas registran una gran amplitud. A pesar de esto, el número máximo de individuos no acostumbra ser muy elevado. Las especies eurícoras suelen ser r estrategas (individuos con un potencial biótico elevado, que tienen muchas crías que no reciben cuidados), y consecuentemente, son generalistas.  ESPECIES ESTENOICAS: son aquellas que son muy exigentes respecto a los valores alcanzados por un determinado factor, o lo que es lo mismo, sus límites de tolerancia son estrechos. Sin embargo, si se desarrollan bajo unas condiciones óptimas, el número de individuos puede llegar a ser elevado. Las especies estenócoras suelen ser k estrategas (individuos con una tasa de natalidad baja, que le proporcionan a sus crías unos cuidados hasta alcanzar la edad adulta), y como consecuencia, son especialistas. 3.- CURVAS DE SUPERVIVENCIA: La supervivencia es la probabilidad que tienen al nacer los individuos de una población de alcanzar una determinada edad. La probabilidad decrece desde 1 para los individuos nacidos vivos hasta hacerse 0 a la edad máxima de la especie. Al representar gráficamente el valor de supervivencia frente al tiempo (edad que alcanza) se obtiene la curva de supervivencia para esa población. En general, las curvas de supervivencia se ajustan, más o menos, a tres modelos:  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.  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.  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 6. ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE COMUNIDADES. INTERACCIONES ENTRE LOS SERES VIVOS. SUCESIÓN ECOLÓGICA.: Las poblaciones no se encuentran aisladas en el medio en el que habitan, sino que se relacionan con otras con las que comparten el territorio, constituyendo una comunidad o biocenosis.
  • 13. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 13 La coexistencia de poblaciones diferentes genera una serie de interacciones, de las que depende la evolución simultánea de todas ellas. Dichas interacciones actúan como factores limitantes bióticos, que al permitir la existencia de unas en detrimento de otras, van a contribuir a la estabilidad del conjunto. A continuación se expone, con la teoría de sistemas, los diagramas causales de las interacciones más sencillas y significativas. MODELO DEPREDADOR – PRESA El modelo depredador presa es estabilizador, ya que se basa, en esencia, en la existencia de un bucle de realimentación negativo. Si representamos gráficamente este modelo vemos que las presas, iniciarán su crecimiento y la población del depredador, al tener alimento en abundancia, comenzará a crecer hasta que la población de la presa empiece a escasear. Pasado un cierto tiempo, los depredadores, al no existir suficientes presas para mantener la elevada población, morirán de hambre, con lo que su número disminuirá. Cuando éste sea muy reducido, las presas pueden volver a iniciar su aumento. Este círculo vicioso de aumentos y descensos de ambas poblaciones se repetirá hasta que una de ellas desaparezca. La gráfica resultante presenta una serie de fluctuaciones. Entre una y otra oscilación se observa una diferencia temporal debida al tiempo de respuesta de las poblaciones. El comportamiento de estas dos poblaciones se explica mediante la teoría de sistemas de la siguiente manera: inicialmente tanto presas como depredadores crecen sin ningún factor limitante, con sus respectivas tasas de natalidad y mortalidad, si fijamos los encuentros como variable auxiliar (variable que relaciona de forma directa a las dos poblaciones, en principio independientes) observamos que dichos encuentros controlan a ambas poblaciones a través de su influencia sobre la tasa de natalidad del depredador y la tasa de mortalidad de la presa, o lo que es lo mismo, que el tamaño de la población de la presa controla el tamaño de la población del depredador y viceversa. Dicha estabilidad no tiene porqué hacernos suponer que el sistema no cambia. Por ejemplo, el modelo depredador/presa será estable, pese a estar siempre cambiando. Podríamos decir que se halla en equilibrio dinámico. En los casos en que el sistema pase por una perturbación (aumento o descenso de alguna de las dos poblaciones) que
  • 14. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 14 lo inestabilice, ésta se verá claramente reflejada en el diagrama de fases, ya que la gráfica va a señalar una trayectoria en la que se puede observar su tendencia a la estabilidad tras un tiempo transitorio de inestabilidad. PARASITISMO: El parasitismo es una relación binaria en la que un individuo, el parásito, resulta beneficiado, y el otro, el hospedante, es perjudicado. Puede haber dos clases de parasitismo: el endoparásito, en el caso de que el parásito viva dentro del organismo hospedante (por ejemplo la duela del hígado), y el ectoparasitismo, en caso de que el parásito sea externo (por ejemplo la pulga, la chinche, el piojo, etc.) COMPETENCIA (C) Y NICHO La competencia es una relación entre los individuos de una o más especies que al utilizar el mismo recurso (alimento o territorio) no pueden coexistir. Este tipo de relación se da tanto entre individuos de la misma especie, en cuyo caso se denomina intraespecífica (por ejemplo chopos muy juntos cuyas ramas compiten por la luz y sus raíces por el agua y las sales minerales), como entre especies distintas, llamándose entonces interespecífica (por ejemplo ovejas y cabras que conviven en un mismo territorio). La competencia intraespecífica será más fuerte, ya que consiste en la lucha por unos requerimientos idénticos. En este tipo de competencia sólo sobrevivirán los individuos mejor dotados, actuando ésta como mecanismo de selección natural. La competencia interespecífica contribuye a la organización de los ecosistemas, pues la especie mejor adaptada logrará el objetivo deseado, expulsando a las demás. Nicho ecológico es el conjunto de circunstancias, relaciones con el ambiente, conexiones tróficas y funciones ecológicas que definen el papel desempeñado por una especie de un ecosistema. El concepto de nicho se deriva de la competencia establecida entre las especies, ya que si dos de ellas tienen el mismo “oficio" en un ecosistema, es decir, el mismo nicho ecológico, competirán entre sí y una de ellas será excluida. SIMBIOSIS La simbiosis es una unión íntima entre dos organismos cuyo resultado es de beneficio para ambos. Un ejemplo típico lo constituyen los líquenes, organismos formados por un alga (autótrofo) y un hongo (heterótrofo). El liquen actúa como una unidad, en la que el alga aporta el alimento obtenido en el proceso fotosintético, mientras que el hongo capta las sales minerales y la humedad del sustrato que el alga necesita.
  • 15. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 15 COMENSALISMO (CO) El comensalismo es una relación que se da entre individuos que comparten un mismo recurso alimenticio sin establecer competencia entre ellos. Sólo uno de ellos se encarga de conseguir el recurso, mientras que el otro lo obtiene sin esforzarse. MUTUALISMO (M) El mutualismo, al igual que la simbiosis, es una asociación de beneficio mutuo, aunque en este caso la relación no implica una unión íntima, y a diferencia de la simbiosis, ambos individuos pueden vivir de forma independiente. SUCESIONES ECOLÓGICAS Y CONCEPTO DE MADUREZ: Se entiende por sucesión ecológica los cambios producidos en los ecosistemas a lo largo del tiempo. Los ecosistemas, como cualquier sistema dinámico, han de pasar por estas modificaciones. Definimos MADUREZ ECOLÓGICA como el estado en el que se encuentra un ecosistema en un momento dado del proceso de sucesión ecológica. Dicho proceso da comienzo en unos estadios iniciales y poco maduros, en los que una comunidad sencilla y poco exigente coloniza un territorio sin explotar, y llega hasta los estadios más avanzados y maduros de biocenosis más organizadas. El último nivel de complejidad recibe el nombre de COMUNIDAD CLÍMAX, que representa el grado de máxima madurez, de equilibrio con el medio, al que tienden todos los ecosistemas naturales. Los ecosistemas pueden sufrir un proceso inverso a la sucesión por causas naturales (una erupción volcánica o un cambio climático) o provocadas por el hombre. Este proceso de vuelta atrás, rejuvenecimiento o involución de un ecosistema, se conoce con el nombre de regresión. TIPOS DE SUCESIONES: Las sucesiones que parten de un terreno virgen, como rocas, dunas o islas volcánicas, se denominan sucesiones primarias; sin embargo, las que tienen su comienzo en los lugares que han sufrido una perturbación anterior que ha sido la causa de una regresión, pero que conservan parcial o totalmente el suelo, reciben el nombre de sucesiones secundarias. Estas últimas suelen ser más cortas que las primarias y su longitud depende del estado de conservación del suelo. Nos ocuparemos de ellas al estudiar el impacto humano. CAMBIOS GENERALES EN LAS SUCESIONES: A medida que transcurren las sucesiones, se pueden apreciar una serie de cambios en los ecosistemas:  La diversidad aumenta. La comunidad clímax presenta una elevada diversidad que implica una existencia de un gran número de especies.  La estabilidad aumenta. Las relaciones entre las especies que integran la biocenosis son muy fuertes, existiendo múltiples circuitos y realimentaciones que contribuyen a la estabilidad del sistema.  Cambio de unas especies por otras. Las especies pioneras u oportunistas colonizan, de forma temporal, los territorios no explotados. Se pasa de forma gradual de las especies r estrategas, adaptadas a cualquier ambiente, a especies k estrategas, más exigentes y especialistas.
  • 16. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 16  Aumento en el número de nichos. Este incremento es debido a que cuando se establecen relaciones de competencia, las especies r son expulsadas por las k, que ocupan sus nichos. El resultado final es una especie para cada nicho y un aumento en el número total de ellos.  Evolución de los parámetros tróficos. La productividad decrece con la madurez. Algunos ecólogos afirman que la comunidad clímax es el estado de máxima biomasa y mínima tasa de renovación. Si se piensa en la comunidad clímax de un ecosistema, la selva tropical es su máximo exponente: es un ecosistema prácticamente cerrado, pues la materia se recicla con suma rapidez, debido a la acción eficaz de los descomponedores, y se almacena en forma de biomasa. ALGUNAS REGRESIONES PROVOCADAS POR LA HUMANIDAD: El ser humano, al explotar los ecosistemas, ha sobrestimado la capacidad de autorregulación de los mismos, con un resultado desastroso para ambas partes. De entre los muchos ejemplos que existen de estos impactos, vamos a enumerar sólo una serie de casos.  DEFORESTACIÓN: El daño causado por la tala de árboles depende de la intensidad con que ésta se produzca y del tipo y estado del suelo. La deforestación con fines agrarios ha ido aumentando. A diferencia de la agricultura mecanizada de hoy en día, la tradicional tenía por costumbre plantar almendros u otras especies frutales o dejar los restos de la vegetación autóctona en las lindes de separación entre los campos. En el caso de abandono de tierras, la consecución de la comunidad clímax era relativamente fácil. En los bosques templados, al existir mucha materia orgánica en el suelo, éste conserva su fertilidad durante algunos años tras la deforestación. Así, la restauración del bosque primitivo va a ser posible en función del estado de conservación de dicho suelo. En los bosques tropicales al no existir apenas materia orgánica en el suelo, debido al rápido reciclaje de la misma, la deforestación masiva conduce a un empobrecimiento total, con formación de costras rojizas (lateritas), aunque si la tala no fue muy drástica, existe la posibilidad de una lenta recuperación.  INCENDIOS FORESTALES: El fuego fue un factor ambiental natural, especialmente en los ecosistemas templados. El rejuvenecimiento provocado por los incendios naturales, debidos a los rayos, en los pinares del sur y del oeste de Estados Unidos ha sido motivo de numerosos estudios. Sólo los pinos viejos, más ricos en resina, eran exterminados. Los incendios controlaban el crecimiento de la vegetación e impedían la existencia de otros mayores y más devastadores. Las oleadas de incendios ocurridos en los últimos años en los ecosistemas mediterráneos hacen necesarias fuertes campañas de concienciación. La consecución de una nueva sucesión va a depender, pues, de la magnitud del incendio, del estado del suelo y de la existencia en él de semillas resistentes.  INTRODUCCIÓN DE ESPECIES NUEVAS: Como ejemplo de esta acción nociva podríamos citar el tan conocido caso de la introducción de conejos en Australia: los canguros, herbívoros marsupiales, se encontraban perfectamente adaptados sin depredador alguno. Los ingleses introdujeron todo tipo de animales: caballos, ovejas,
  • 17. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 17 conejos, perros, gatos, zorros, etc. El efecto no se hizo esperar, y la voracidad de los conejos acabó con la hierba. Actualmente el problema tiene muy difícil solución, pues los conejos sobreviven a plagas y a la caza, aumentando sin cesar. 7. BIOMAS: Un bioma es un conjunto de ecosistemas terrestres con semejantes condiciones climáticas y caracterizados por su tipo de vegetación predominante. Además de ocupar grandes territorios, los biomas se extienden por varios continentes, de manera que en los distintos ecosistemas pertenecientes a un mismo bioma, las especies pueden ser muy diferentes pero tener un origen común (especies vicariantes). Se pueden clasificar según diversos criterios. La primera división más evidente se hace entre ecosistemas acuáticos y terrestres. Dentro de los acuáticos, cabe diferenciar los ecosistemas marinos, lacustres y fluviales. La clasificación de los ecosistemas terrestres en grandes biomas es compleja, sobre todo a la hora de definir sus fronteras, pues las características de uno dejan paso gradualmente a las de otro. 1.- BIOMAS ACUÁTICOS. A. OCÉANOS Y MARES: La superficie de los océanos ocupa unas dos terceras partes de todo el planeta. Hay varias características del agua que determinan la peculiaridad del biotopo marino: su densidad, salinidad, la baja solubilidad del oxígeno y la absorción de la radiación. Se puede decir que en los océanos la zona fótica es la única autótrofa y produce alimento para todas las áreas más profundas que son heterótrofas. Los valores de salinidad en los grandes océanos son muy semejantes 34 %. La salinidad no puede considerarse un factor limitante de la vida en los mares, ya que existen mecanismos osmóticos adaptativos muy antiguos que se han generalizado en todos los organismos que pueblan este medio. B. LAGOS: Los ecosistemas lacustres presentan algunas semejanzas con los mares, especialmente el mismo tipo de organización según el eje gravedad-luz con una zona fótica en la que tiene lugar la fotosíntesis, los procesos de sedimentación que tienden a empobrecerla en nutrientes y las mezclas verticales de agua que sirven para compensarlos. Aunque existen lagunas salinas e incluso hipersalinas, lo normal es que el agua de los lagos tenga muchas menos sales que la del mar. Algunos lagos, sobre todo de alta montaña, se caracterizan por el bajo grado de mineralización de sus aguas. Según el nivel de concentración de nutrientes se distinguen lagos oligatróficos con aguas muy puras y bajo contenido de nitratos y fosfatos, mesotróficos y eutróficos, estos últimos en muchos casos debido a la contaminación, aunque también existe eutrofia natural. A medida que aumenta la eutrofia aumentan los valores de los coeficientes de extinción de la luz y disminuye el espesor de la capa fótica.
  • 18. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 18 C. RÍOS: Los ríos constituyen unos ecosistemas acuáticos especiales en los que el agua fluye desde los puntos de nacimiento en los arroyos de cabecera hasta la desembocadura. Las características químicas del agua de los ríos dependen del tipo de sustrato geológico de la cuenca y de los ecosistemas terrestres que la cubren. El caudal también está en función de la cuenca, especialmente de su extensión pero también de las características de la cubierta vegetal. 2.- BIOMAS TERRESTRES. La distribución de la radiación es máxima en el ecuador y mínima en los polos, y consecuencia de ello se genera un tipo de circulación atmosférica, con tres células, que son las responsables de que exista una clara zonación climática de zonas más húmedas y más secas. Los siete grandes biomas terrestres más característicos son: A. DESIERTO: La mayor zona desértica del planeta aparece a unos 20º latitud norte y se extiende desde la costa atlántica de África hasta Asia central y en ella los desiertos del Sáhara, el de Arabia y el del Gobi. En América del norte, en las mismas latitudes, existe también una zona desértica que se corresponde a una franja que se extiende por Estados Unidos y México. En el hemisferio sur, en la misma latitud, encontramos zonas desérticas en Chile, sur de África y Australia. El biotopo de este ecosistema se caracteriza por precipitaciones escasas (menos de 250 mm/año), y aleatorias, evaporación elevada, grandes oscilaciones de temperatura y bajo porcentaje de humedad. B. TUNDRA: Se localiza en la región polar del hemisferio norte, tanto en Norteamérica como en Eurasia. En ella los veranos son efímeros y las precipitaciones escasas, no llegando los 200 mm/año. El invierno es largo y frío, por lo que el suelo suele estar helado, formándose una capa llamada permafrost. C. ESTEPA: Este ecosistema aparece en todos los continentes. Es el biotopo más afectado por la mecanización de las labores agrícolas y ganaderas, y ha sido mayoritariamente transformado por cultivo o pasto. Además las condiciones climáticas v el tipo de vegetación que aparece favorecen la producción de incendios. Los inviernos en la estepa son rigurosos y los veranos cálidos. Hay escasas y aleatorias precipitaciones, pero se da una cierta estacionalidad climática con una época más seca y otra más húmeda. D. SABANA: Es el mayor sistema biótico del mundo y aparece entre 5 a 20º latitud N y S en la región de África, Sudamérica y Australia. El clima puede ser tropical o subtropical, las temperaturas son cálidas todo el año, y la precipitación estacional es del orden de 500 a 1.500 mm/año. D. TAIGA O BOSQUE DE CONÍFERAS TEMPLADO: Se extiende por dos grandes regiones, Eurasia y Norteamérica. Aparece en altas latitudes y altitudes, con precipitaciones superiores a la tasa de evapotranspiración potencial. Se sitúa latitudinalmente por debajo de la tundra, con más deshielo en los meses más cálidos y precipitaciones algo mayores.
  • 19. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 19 E. BOSQUE CADUCIFOLIO TEMPLADO: Aparece en el hemisferio norte, principalmente en Estados Unidos y Europa. Su biotipo se caracteriza por lluvias predecibles y clima suave. Se alternan períodos con presencia o ausencia de hojas. Las especies efímeras crecen rápidamente al principio de primavera, florecen antes de la aparición de las hojas y maduran los frutos durante el verano. Es frecuente la presencia de moléculas orgánicas llamadas taninos, como defensa ante los herbívoros, aunque algunos de ellos, a su vez, adaptan su ciclo de vida para consumir las hojas cuando la concentración de taninos sea la mínima. F. BOSQUE LLUVIOSO TROPICAL: Se localiza dentro de los 20' latitud N y S, en el centro y sur de América, África y el sureste de Asia. Las lluvias son uniformes y abundantes, entre 1.500 y hasta 10.000 mm al año. Las temperaturas son cálidas, alrededor de 25º C, la humedad elevada y hay escasa estacionalidad climática. 8. CONCEPTO DE BIODIVERSIDAD: En 1988 el biólogo Edward O. Wilson comenzó a utilizar la palabra BIODIVERSIDAD para denominar la variedad de formas de vida existentes en la Tierra. En 1992, tras la Conferencia de Rio de Janeiro el significado del término biodiversidad se amplió para hacer referencia a tres conceptos, o niveles de estudio: o Diversidad genética (entre los individuos de una especie dada) es la variabilidad que existe en la información genética de los individuos de la misma especie. o Diversidad de especies, es decir número de especies, variedad de especies que existe en una región, o en toda la biosfera. A veces se generaliza el concepto más amplio de diversidad taxonómica. o Diversidad de ecosistemas o diversidad ecológica (variedad de comunidades en los ecosistemas) es la variedad de comunidades biológicas que interactúan entre sí y con sus ambientes no vivos, es decir, la variedad de ecosistemas. En general la biodiversidad aumenta desde los polos hasta el ecuador. Las zonas con mayor biodiversidad se encuentran entre los trópicos, en las selvas tropicales, los arrecifes de coral y las llanuras abisales de los océanos. Hace millones de años, la vida era muy diferente de lo que conocemos hoy, a lo largo de la historia de la Tierra, se han producido grandes extinciones masivas que han acabado con gran parte de la biodiversidad existente, pero de nuevo la biodiversidad vuelve a surgir, a pesar de que muchas especies y grupos enteros hayan desaparecido, como ocurrió con los dinosaurios. La gran biodiversidad que existe actualmente es el resultado de casi cuatro mil millones de años de evolución sobre el planeta y la adaptación de los organismos a los diferentes hábitats. Todos los seres vivos tienen un papel importante en los ecosistemas en los que habitan, así una mariposa además de estar integrada en una red trófica, lleva a cabo importantes funciones como la polinización. De forma que hay una interdependencia entre especies tal que, la pérdida de una, tiene un efecto multiplicador sobre el resto.
  • 20. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 20 En cuanto a los BENEFICIOS, la biodiversidad afecta a muchos aspectos de nuestra vida y debe protegerse por multitud de razones entre las que destacan: 1.- Favorece la estabilidad del clima y mantiene la composición gaseosa de la atmósfera, interviene en el mantenimiento de la fertilidad del suelo y la calidad del agua. 2.- Es una fuente potencial de riqueza en forma de alimentos, medicinas, sustancias de interés, materiales… 3.- Mantener la biodiversidad permite conocer mejor el funcionamiento de los ecosistemas y el papel que desempeñan en estos los diferentes organismos. 4.- La naturaleza es fuente de placer e inspiración, y constituye la base sobre las que se realizan numerosas actividades recreativas, turísticas y culturales. Aunque la riqueza biológica de la Tierra es difícil de cuantificar, se estima que el número total de especies varía entre 5 y 100 millones, y la mayoría están aún por descubrir. Sólo conocemos una parte muy pequeña, alrededor de dos millones de especies, aunque cada año se describen cerca de cien nuevas. La mayor parte de las especies corresponden a invertebrados, insectos de los que se han descrito más de 850.000. España es uno de los países con más diversidad a escala mundial y cuenta con uno de los patrimonios naturales más ricos de Europa. Entre las causas de la elevada biodiversidad podemos destacar su localización geográfica, con diferentes climas, húmedo, mediterráneo, continental, e incluso árido, además su variada orografía con gran riqueza de ecosistemas y numerosos hábitats. La cercanía al continente africano convierte a España en el paso obligado de muchas especies migratorias. El carácter insular de las islas Canarias y su particular clima hace que existan especies muy diferentes a las de la Península. La industrialización y desarrollo tardíos han mantenido grandes extensiones naturales bien conservadas. Entre las especies más representativas de la flora destacamos; la encina (Quercus ilex), el roble (Q. robur), el Pinus sylvestris y el P. pinaster, el pinsapo (Abies pinsapo) y Posidonia oceánica. En cuanto a la fauna, se calcula que en España viven alrededor de 100 especies de mamíferos, 460 especies de aves, 83 de reptiles, 28 de anfibios y 70 de peces continentales, siendo los más representativos; jabalí, (Sus scrofa). El zorro (Vulpes vulpes), cabra montés (Capra ilex pirenaica), el oso pardo,(Ursus arctos pyrenaicus), la abubilla (Upupa epox), el buitre leonado (Gyps fulvus), la avutarda (Otis tarda), la grulla (Grus grus). Los ENDEMISMOS son especies autóctonas de un lugar y sólo se encuentra ahí. Cuantos más endemismos vivan en un área dada, mayor valor tendrá por ello la importancia de su conservación. La riqueza biológica de España va más allá del número de especies. Unas 1000 plantas son endémicas de nuestro país y otras 500 solo son compartidas con los países del norte de África, los llamados endemismos iberoafricanos. En las Islas Canarias donde el factor aislamiento se hace sentir de forma especial, más de un 15% de sus plantas son endémicas. En cuanto a la fauna también los endemismos se multiplican en Canarias; de las más de 6000 especies de las islas, casi la mitad son endémicas, como el Drago, Pinsapo (Abies pinsapo), Águila imperial (Aquila heliaca), Lince ibérico (Lynx pardina). En peligro crítico de extinción, la foca monje, el sapillo balear, el lagarto gigante de la Isla de Hierro.
  • 21. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 21 PUNTOS CALIENTES de diversidad, término introducido por el conservacionista Norman Myers en 1988 para describir las áreas del planeta con una biodiversidad elevada y sobre la que convenía centrar los esfuerzos conservacionistas. El término MEGADIVERSIDAD lugares de la Tierra en los que la biodiversidad, expresada en número de especies, se concentra de manera extraordinaria. Un bosque tropical puede contener entre 200-500 especies de árboles por Ha. 9. LA PÉRDIDA DE BIODIVERSIDAD: CAUSAS ACTUALES: El aumento de la población humana, y la explotación de recursos a gran escala, ha provocado en las últimas décadas una reducción considerable de la biodiversidad. La pérdida de biodiversidad en nuestros días hace pensar que actualmente estamos asistiendo a la sexta gran extinción, en este caso por causas evitables, y en la que nuestra especie puede estar en peligro. Las principales causas de la pérdida de biodiversidad son: 1.- DESTRUCCIÓN Y FRAGMENTACIÓN DE LOS HÁBITATS, producida principalmente como consecuencia del crecimiento demográfico y el desarrollo agrícola, industrial y urbano. Este crecimiento ha provocado efectos perjudiciales para la biodiversidad, como la deforestación, el sobrepastoreo, el crecimiento de las tierras de cultivo y las ciudades; la construcción de vías de transporte, la contaminación de aguas, suelos y atmósfera; los incendios forestales, construcción de presas, la tala, las malas prácticas agrícolas.….etc. 2.- EL CAMBIO CLIMÁTICO, producido por el aumento del efecto invernadero. Tiene como consecuencia la destrucción de algunos hábitats, el desplazamiento de algunos organismos móviles, la alteración de los ciclos de reproducción de determinados organismos, etc. 3.- INTRODUCCIÓN DE ESPECIES EXÓTICAS fuera de su área normal de distribución. Las nuevas especies introducidas suelen entrar en competencia con las especies autóctonas, que son desplazadas de su nicho ecológico (papel que desempeña cada especie en el ecosistema) y pueden llegar a extinguirse. Como la introducción de los jacintos de agua o los cangrejos americanos, que amenazan a las variedades autóctonas de la Península Ibérica. 4.- SOBREEXPLOTACIÓN DE ESPECIES Y DE ECOSISTEMAS producida por actividades como la caza y la pesca incontroladas que pueden llegar a exterminar especies, el coleccionismo, la posesión de mascotas exóticas, y el comercio ilegal de especies protegidas. La pérdida de biodiversidad constituye el proceso principal de cambio ambiental. La extinción de una planta, puede causar la desaparición de un gran número de organismos que dependen de ella. 10. EL VALOR DE LA BIODIVERSIDAD Y CONSECUENCIAS DE SU PÉRDIDA: Además de tener un valor intrínseco y mantener el equilibrio ecológico del planeta, la biodiversidad proporciona bienes y servicios al ser humano y permite la existencia de múltiples industrias, así su pérdida causa graves costos económicos para los países. La importancia de la biodiversidad reside: A) VALORES ECOLÓGICOS. La coexistencia de un número elevado de especies en un ecosistema es la causa de que los ciclos biológicos y las redes tróficas se estrechen dando mayor estabilidad al ecosistema.
  • 22. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 22 Un ecosistema más diverso puede resistir mejor la tensión medioambiental y es más productivo, la pérdida de una especie disminuye y el sistema se mantiene o recupera de daños y perturbaciones. B) VALORES CIENTÍFICOS. Cada animal contiene información genética por selección natural y mutaciones a lo largo de millones de años de evolución. En el queda impresa la solución dada por cada especie a los problemas de supervivencia. Cada especie guarda un patrimonio de cómo funciona el proceso vital y el papel que tiene cada especie en el ecosistema. C) VALORES PATRIMONIALES. Cada país hereda tres tipos de riqueza: material, cultural y biológica. El conjunto de especies de un país, una nación o una región se denomina biota y debe ser objeto de protección y conocimiento. Los viajes ecoturísticos permiten conocer especies endémicas, fomentar la economía de las zonas ricas en biodiversidad y practicar safaris fotográficos pero debe hacerse con el máximo respeto para evitar la pérdida de esa riqueza biológica. El turismo verde se está convirtiendo en una importante fuente de ingresos económicos. D) VALORES ECONÓMICOS. Desde muy antiguo la humanidad ha buscado en los seres vivos una fuente de recursos naturales para su economía, la agrobiodiversidad busca la variabilidad entre especies y dentro de las especies, entre razas. Se pretende contribuir a mejorar la resistencia a las enfermedades, diversificar productos, incrementar la productividad, mejorar la nutrición humana, etc. 11. LA PROTECCIÓN DE LA BIODIVERSIDAD: CONSERVACIÓN “IN SITU” Y “EX SITU”: Conservar la biodiversidad en muchas ocasiones no es fácil, ya que las medidas encaminadas a ello tropiezan con intereses económicos y políticos. Podemos agrupar las formas de protección de la biodiversidad en dos tipos:  CONSERVACIÓN IN SITU, basada en la conservación de los ecosistemas y hábitats naturales en los que habitan las especies amenazadas, desde grandes áreas como las Reservas de la Biosfera y los hotspots (puntos calientes de diversidad) hasta las reservas locales, como los Parques Nacionales, Paisajes Protegidos, etc.  CONSERVACIÓN EX SITU, consiste en conservar y recuperar a los seres vivos fuera de su hábitat natural, en lugares como parques zoológicos, centros de investigación, invernaderos, bancos de semillas, etc. En el año 2001 se celebró la Cumbre de Gotemburgo, la Unión Europea llegó a un acuerdo para proteger los hábitats y las especies más importantes y se establecieron una serie de medidas como:  Crear centros como jardines botánicos o zoológicos, y aplicar las nuevas técnicas de biotecnología en la creación de bancos de genes, de semillas y técnicas de clonación.
  • 23. UNIDAD 11: BIOSFERA / DIVERSIDAD BIOLÓGICA Irene Santos Fraile 23  Establecer lugares protegidos, Parques Nacionales, Parques Naturales, Reservas de la Biosfera, bien para la conservación de especies determinadas o por ser zonas de interés ecológico.  Recuperar especies amenazadas o en peligro de extinción.  Preservar y restaurar la biodiversidad en las zonas rurales no protegidas, bosques con un alto valor natural.  Restablecer las poblaciones de peces y los hábitats marinos.  Reducir el impacto del comercio internacional en la biodiversidad, especialmente con el fin de limitar la deforestación tropical.  Limitar las emisiones de gases de efecto invernadero, con el fin de frenar el cambio climático y reducir la presión sobre la biodiversidad.  Fomentar la investigación para fomentar la conservación y la utilización adecuada de la diversidad biológica.  Decretar y respetar leyes encaminadas a la preservación de las especies y de los ecosistemas.  Fomentar la educación y la conciencia pública sobre la importancia de la conservación de la diversidad biológica. Todos los ciudadanos debemos contribuir a detener la pérdida de biodiversidad, protegerla y evitar su deterioro, a veces con pequeñas acciones cotidianas, como reducir los desechos, aumentar el uso de medios de transporte respetuosos con el medio ambiente, evitar comprar artículos que dañen el medio ambiente… etc.