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PowerPoint Lectures for Biology, Seventh Edition
Neil Campbell and Jane Reece
Lectures by Chris Romero
Ecosistemas
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Ecosistemas, Energía, y Materia
• Un ecosistema está formado por todos los organismos que viven en una comunidad, en conjunto con los factores abióticos con los que interactúan
• Los ecosistemas pueden ser tan pequeños como un acuario, o tan grandes como un lago o una selva
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• Independientemente de su tamaño, la dinámica de un ecosistema involucra dos procesos principales: flujo de energía y ciclos químicos
• La energía fluye a través del ecosistema, mientras que la materia circula dentro de él
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La ecología de los Ecosistemas enfatiza el estudio del flujo energético y del reciclamiento químico
• Los ecólogos ven a los ecosistemas como transformadores de energía y procesadores de materia
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• Las leyes de la física y de la química se aplican a los ecosistemas, particularmente el flujo de energía
• La energía se conserva, pero es degradada a calor durante los procesos en el ecosistema
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• La energía y los nutrientes pasan de los productores primarios (autótrofos) a los consumidores primarios (herbívoros) y luego a los consumidores secundarios (carnívoros)
• La energía fluye a través de un ecosistema, entrando como luz y saliendo como calor
• Los nutrientes realizan ciclos en los ecosistemas
Microorganismsand other
detritivores
Tertiaryconsumers
Secondaryconsumers
Detritus Primary consumers
Sun
Primary producers
Heat
Key
Chemical cycling
Energy flow
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Descomposición
• Conecta todos los niveles tróficos
• Los detritívoros, principalmente bacterias y hongos, reciclan elementos químicos escenciales descomponiendo la materia orgánica y retornando los elementos a reservorios inorgánicos
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• La producción primaria en un ecosistema es la cantidad de energía lumínica convertida en energía química por los autótrofos en un período de tiempo dado
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• La cantidad de producción fotosintética determina el límite de gasto para el presupuesto de energía de un ecosistema
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• La cantidad de radiación solar que alcanza la superficie terrestre, limita el aprovechamiento fotosintético de un ecosistema
• Sólo una pequeña fracción de la energía solar que ingresa en un ecosistema es utilizada en la fotosíntesis
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• La cantidad total de energía que es asimilada por las plantas en la fotosíntesis, generalmente medida a lo largo de un año, se conoce como productividad primaria bruta de un ecosistema
• La producción primaria neta es igual a la bruta menos la energía usada por los productores primarios para la respiración, construcción de sus tejidos, defensa, etc.
• Sólo la productividad primaria neta está disponible para los consumidores
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• En general, los ecosistemas terrestres contribuyen con alrededor de los dos tercios de la productividad primaria neta global
• Los ecosistemas marinos, con alrededor de un tercio
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• En los ecosistemas marinos y dulceacuícolas, tanto la luz como los nutrientes controlan la producción primaria
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La Energía transferida entre los niveles tróficos es usualmente menos del 20% de la inicial
• La producción secundaria de un ecosistema es la cantidad de energía química de los alimentos convertida en biomasa durante un período de tiempo dado
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• Cuando una oruga se alimenta de una hoja, sólo alrededor de un-sexto de la energía disponible en la hoja es usada para la producción secundaria
• La eficiencia de producción de un organismo es la fracción de la energía almacenada en alimentos que no es usada para la respiración
LE 54-10
Crecimiento(nueva biomasa)
Respiracióncelular
heces100 J
33 J
67 J
200 J
Material vegetal ingerido
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• La eficiencia trófica es el porcentaje de producción transferido de un nivel trófico al siguiente
• Este usualmente varía entre el 5% al 20%
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• Una pirámide de producción neta representa la pérdida de energía en cada eslabón de una cadena trófica
1,000,000 J luz solar
10,000 J
1,000 J
100 J
10 JConsumidoresterciarios
Consumidoressecundarios
Consumidoresprimarios
Productoresprimarios
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• En una pirámide de biomasa, cada fila representa el peso seco de todos los organismos en un nivel trófico
• La mayoría de éstas muestran un agudo decrecimiento a niveles tróficos sucesivamente más altos
Nivel trófico Peso seco(g/m2)
Consumidores terciarios
Consumidores secundarios
Consumidores primarios
Productores primarios
1.5
11
37
809
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• En ciertos ecosistemas acuáticos se invierte la pirámide de biomasa: los consumidores primarios pesan más que los productores
Nivel trófico Peso seco(g/m2)
Consumidores primarios (zooplancton)
Productores primarios (fitoplancton)
21
4
LE 54-13
Trophic level Number ofindividual organisms
Tertiary consumers
Secondary consumers
Primary consumers
Primary producers
3
354,904
708,624
5,842,424
LE 54-17a
Transportover land
Precipitationover landEvaporation
from oceanPrecipitationover ocean
Net movement ofwater vapor by wind
Solar energy
Evapotranspirationfrom land
Runoff andgroundwater
Percolationthroughsoil
LE 54-17b
Cellularrespiration
Burning offossil fuelsand wood
Carbon compoundsin water
Photosynthesis
Primaryconsumers
Higher-levelconsumers
Detritus
Decomposition
CO2 in atmosphere
LE 54-17c
Assimilation
N2 in atmosphere
DecomposersNitrifyingbacteria
Nitrifyingbacteria
Nitrogen-fixingsoil bacteria
Denitrifyingbacteria
NitrificationAmmonification
Nitrogen-fixingbacteria in rootnodules of legumes
NO3–
NO2–NH4
+NH3
LE 54-17d
Sedimentation
Plants
Rain
Runoff
Weatheringof rocks
Geologicuplift
SoilLeaching
Decomposition
Plant uptakeof PO4
3–
Consumption