unitat 6 (ii). estructura i dinàmica dels ecosistemes(ii)

1

Tema 6 (II): Tema 6 (II): Els Els factors ambientals i factors ambientals i

els organismesels organismes

2

Tema 6: Els factors ambientals i els Tema 6: Els factors ambientals i els organismesorganismes

6.1. Els ecosistemes

Macroecosistema Mesoecosistema Microecosistema

És un sistema natural complex en què hi ha factors abiòtics (Biòtop) i uns elements biològics (Biocenosi) que estan en contínua interacció pel flux d’energia i matèria.

3

6.2. El BiòtopTé una acció-reacció amb la biocenosi. Si hi ha canvis en els factors ambientals els organismes produeixen una resposta. Els individus no adaptats poden morir.

Euri-: gran amplitud de tolerànciaEsteno-: gran estretor de tolerància

Límits de tolerància són els valors màxims i mínims que els organismes poden tolerar generant una amplitud de tolerància. Si un factor supera els límits en un moment determinat es diu que és un factor limitant.

4

6.6. El BiòtopFactor l imitant : LLei del mínim (enunciats)

1. Un organisme no és mes fort que l’esglaó més débil en la seva cadena ecològica de requeriments

6. La llei del mínim diu que el nutrient que es troba menys disponible és el que limita la producció, encara que els altres estiguin en quantitats suficients.

3. El creixement d’una planta depèn dels nutrients disponibles només en quantitas mínimes

4. La distribució d’una espècie estarà controlada pel factor ambiental per el què l’organisme tingui un rang d’adaptabilidad o control més estret.

5

6.2. El BiòtopFactor l imitant : Principis adicionals a la “ley” de tolerància

1. Els organismes poden tenir un rang de tolerància molt ampli per un factor i altres molt estrets per altres factors.

6. Els organismes amb rangs amplis de tolerància per tots els factors

són els que tenen major oportunitad de distribuir-se extensamente.

3. Quan les condicions no són òptimes per una espècie respecte a un factor ecològic, els límits de tolerància solen reduir-se en altres factors ecològics. Per exemple, quan el nitrogen del sòl és limitant, la resistència del conreu a la sequera disminueix. En altres paraules, necessita més aigua per prevenir el pansiment quan les concentracions de nitrogen són baixes que quan són altes.

6

6.2. El BiòtopFactor l imitant : Principis adicionals a la “ley” de tolerància

4. Amb molta freqüència, es descubreix que en la naturalesa els organismes no viuen en realitat en els llindars òptims (determinats experimentalment) d’un factor físic en particular.

5. La reproducció sol ser en un període crític en el que els factors abiòtics o ambientals tenen grans probabilitats de tornar-se limitants. En aquests casos, els límits de tolerància de l’individu i llurs llavors, ous, embrions, plàntules o larves solen ser més estrets que els de les plantes o animals adults quan no s’estan reproduint

7

6.2. El Biòtop. Factors abiòtics físics1. Temperatura:

* A temperatures baixes cal no perdre molta energia doncs fa falta per mantenir la temperatura corporal: letàrgia i baixa mobil i tat . Si fes falta augmentar la temperatura interna cal augmentar la mobilitat.* A temperatures altes: gran pèrdua d’aigua per mantenir el cos fred. Un cop de calor pot provocar la desnaturalització de proteïnes i la mor: transpiració

En altes temperatures es pot perdre molta aigua, cal: - fulles molt primes - estructures carnoses de magatzem d’aigua.

8

6.2. El Biòtop. Factors abiòtics físics2. Llum:

La llum és necessària per la fotosíntesi. Algunes no admeten gran lluminositat (esciòfi les) i tenen les fulles en disposició per captar la màxima llum possible doncs viuen en estrats inferiors. Alguns individus com les acàcies presenten fototropisme

Altres són heliòfi les i prefereixen la màxima insolació posssible, tenen tendència a ocupar els estrats superiors.

En el mar també hi ha estrats entre 0 i 200m de profunditat (zona fòtica). En la zona afòtica no podem trobar organismes fotosintètics.

9


El color que nosaltres observem correspon a aquella longitud d’ona de llum visible que és reflectada pel cos. El color negre és un pigment que absorbeix totes les longituds d’ona visibles; el blanc els reflexe tots

La llum és cada vegada més poca i únicament poden passar alguns raigs que poden ser insuficients en la selva tropical per què hi existeixin estrats vegetals inferios

10


Coloració críptica: és la que permet confondre’s amb el medi.

Coloració mimètica: quan al que s’imita és un organisme perillós sense ser-ho

Coloració aposemàtica: és una coloració vistosa i contrastada que exhibeixen alguns animals per advertir de la seva perillositat o que són verinosos

11

6.2. El Biòtop. Factors abiòtics físics3. Humitat:

És la quantitat de vapor d’aigua que hi ha a l’atmosfera.

Humitat absoluta: és la quantitat real que hi ha i s’expressa en gr/m3

Humitat relativa: és la relació entre l’aigua que hi ha i la màxima que hi podria haver-hi en aquelles condicions de pressió i temperatura; s’expressa en %

Transpiració: procés biològic de pèrdua d’aigua per refrigerar-lo

Evaporació: procés físic que es dóna en l’aigua lliure

12


Els organismes vius tenen porus o estomes ( si són vegetals), per poder controlar la sortida d’aigua. Una pèrdua elevada pot representar la mor de l’individu. Aquests són molt numerosos amb individus que poden perdre gran quantitat (com les plantes higròfites de zones molt humides) i són molt baixos i envoltats de pèls en plantes xeròfites

13


Alguns éssers tenen una coberta molt humida i llefiscosa per facilitar la transpiració, com els que realitzen la respiració cutània (salamandra)

Altres poseeixen estructures rígides, superposades per evitar al màxim les pèrdues d’aigua com les escates dels rèptils

14


Altres estructures serveixen per crear un microambient que retingui la humitat i disminueixi la pèrdua d’aigua

Esl artròpodes tenen una coberta quitinosa que aïlla el cos del medi extern

15

6.2. El Biòtop. Factors abiòtics físics4. Pressió atmosfèrica i hidrostàtica :

En alçada la concentració o pressió parcial d’oxigen disminueix, a 6.000m és del 50%, aixó provoca una anòxia. Les primeres cèl·lules que ho noten són les neurones, que en pocs segons sense oxigen moren i deixen uns espais buits en el cervell

La pressió hidrostàtica es considera igual per tot el cos de l’individu i correspon al pes de l’aigua que hi ha per sobre/ superfície. Pot arribar a ser de moltes atmosferes. Si hi ha cavitats amb gasos l’organisme s’axafa (els organismes de profunditat no tenen bufeta natatòria), aixó condiciona també la forma plana

16

6.2. El Biòtop. Factors abiòtics químics51. Concentració d’oxigen:

1. Activitat fotosintètica2. Consum peixos3. Degradació matèria orgànica4. Renovació aigua

La concentració d’oxigen atmosfèric es considera constant al 21%, no així en el mar.

17

6.2. El Biòtop. Factors abiòtics químics1. Concentració d’oxigen:

La concentració d’oxigen en aigua depèn d’alguns factors:• Capacitat de renovació de l’aigua• Temperatura de l’aigua• Activitat química• Activitat biològica

Una elevada concentració ens indica una salubritat elevada amb baixa contaminació física, química i biològica

18

6.2. El Biòtop. Factors abiòtics químics2. Concentració de diòxid de carboni :

ppm = parts per milió

320ppp = 0,320 0/00 = 0,032 %

Les combustions, fonamentalment, sembla que estan provocant un augment d’aquest gas en l’atmosfera.

Juntament amb el metà són els gasos més importants en l’afecte hivernacle que segons els estudis són els que estan produint un augment d’aquest fenomen

19

6.2. El Biòtop. Factors abiòtics químics2. Concentració de diòxid de carboni :

La indústria més contaminant espanyola emet 10.000 milions de kg de CO2/any.

Kyoto recomana disminuir les emissions en 1.000 milions de tonelades/any.

20

6.2. El Biòtop. Factors abiòtics químics3. Salinitat :

L’aigua de mar fonamentalment està formada per clorur sòdic (Cl Na) i de magnesi (Cl Mg) i pobres amb calci.

Aquestes sals provenen del transport de material continental o de l’aportació de fenòmens volcànics marins (derivats del sofre)

La concentració de sals depèn de:• Temperatura (la solubilitat augmenta amb la temperatura)• Processos evaporatius (l’evaporació elimina només l’aigua, no la sal)• Processos de congelació (la congelació afecta únicament a l’aigua)• Processos d’aportació d’aigua dolça continental

21


És la concentració de sals minerals que hi ha en un medi. És molt important per la distribució dels individus en l’aigua:•Aigua dolça <0,2 g/l•Aigua salada

Osmosi: procés de difusió d’aigua a través d’una membrana semipermeable des de la zona menys concentrada (hipotònica) a la més concentrada (hipertònica)

22


Vegetals: sofreixen molt per absorbir aigua en un medi salí.

Animals homeosmòtics o homeohalins: tenen capacitat de mantenir la seva concentració de sals interna sigui quina sigui l’externa (salmó).

Animals poiquilosmòtics: adequan la seva concentració a la present en l’exterior, si aquesta canvia radicalment no poden sobreviure.

23

6.2. El Biòtop. Factors abiòtics químics4. pH:

Correspon al grau d’acidesa d’un sòl o l’aigua.

Si la concentració d’ions H+ és elevada el medi és àcid. Si és baixa és bàsic o alcalí

L’acidesa del medi determina, entre altres factors, la capacitat d’absorbir determinats ions o d’intercanviar-los amb el medi

24

6.2. El Biòtop. Factors abiòtics químics5. Matèria orgànica

Prové sempre de la descomposició dels éssers vius. La seva presència s’observa per al color fosc del medi.

En un sòl:• Reté sals minerals• Reté aigua

En l’aigua:• Presència de bacteris

25

6.3. La biocenosi. 1. Les poblacions. Característ iques

Biocenosi: conjunt de poblacions (comunitat) presents en un ecosistema.Població: conjunt d’individus d’una mateixa espècie que habiten en una zona determinada en un moment determinat

En un sistema en equilibri, la població d’una espècie es manté pràcticament constant. Si el nombre pateix fluctuacions en el temps però no canvia significativament vol dir que el sistema és complex i organitzat (clímax)

Hi ha una sèrie de paràmetres naturals que poden alterar-ne el nombre.

26


Paràmetres poblacionals: (N:nombre total d’individus)

1. Densitat (d): nombre d’individus per unitat de superfície o de volumd = N / S o V

6. Taxa de natali tat (P): nombre d’individus que neixen en un temps determinatP = p · N p = probabilitat d’un nou naixament

3. Taxa de mortal itat (M): nombre d’individus que moren en un temps determinatM = m · N m = probabilitat de mor d’un individu

Corbes de supervivència: aquelles que mostren què és el que passa amb la mortalitat dins d’una mateixa generació d’individus d’una mateixa espècie

27


4. Taxa d’ immigració (I): nombre d’individus que ingressen des d’un altre llocI= i · N i = probabilitat d’un nou ingrés

5. Taxa d’emigració (E): nombre d’individus que deixen la seva poblacióE = e · N e = probabilitat d’una nova sortida

6. Taxa de creixement (r): increment d’individus en un cert temps r = P – M + I - E

Per estudiar els canvis poblacionals es realitzen diferents mètodes com el de les gràfiques poblacionals.

Depenen de les formes que agafen aquestes poden extraure una sèrie de conclusions, però sempre l’augment es deu a la disposició de recursos alimentaris.

28

6.4. Els ecosistemes i el temps 1. Dinàmica de les poblacions.

Quins factors cal tenir en compte per avaluar el creixement d’una població?

Hi ha dues forces oposades:

29


Diferents tipus de corbes:

1. Corba exponencial o en J: es dóna quan no hi ha cap tipus d’oposició (suficient quantitat de nutrients, sense depredadors, etc.) en el medi. Succeeix:* poblacions bacterianes o cultius bacterians durant les primeres hores.* espècies oportunistes o generalistes durant un temps

30


6. Corba sigmoïdal o en S: es produeix en les poblacions que troben algun tipus de resistència ambiental (mancança de nutrients, presència de depredadors o paràsits, etc.)

S’observen diferents fases:1. Creixement lent per adaptar-se al

medi (recerca d’aliments i parella reproductiva)

2. Creixement exponencial3. Punt d’inflexió (aparició de

resistència amb stress ecològic) 4. Creixement lent fins arribar a k o

capacitat de càrrega del medi.5. Equilibri dinàmic al voltant de k

31


Hi ha dos grans tipus d’estratègies reproductives:

Estratègia r (elevada taxa reproductiva):• Espècies oportunistes• Medis canviants o inestables• Molts descendents• Gran mortalitat infantil• Molt poc especialitzats

Estratègia k (nombre d’individus al voltant de capacitat de càrrega del medi):• Medis estabilitzats• Pocs descendents, tenen cura d’ells• Molts arriben a edat adulta• Molt especialitzats

32


Un altre mètode d’estudi és la realització de piràmides d’edat i sexe.

Ens permet predir el futur i explicar el passat.

Piràmide normal:• Cap fenomen especial• Corba de supervivència Tipus I.• Està assegurat el futur

Piràmide invertida:• Aparició depredadors, paràsits.• Mala adaptació al medi• Regressiva o tendència a extingir-se

33

6.4. Els ecosistemes i el temps 1. Relacions intraespecíf iques. Negatives.

Són les que s’estableixen entre individus d’una mateixa espècie i dins d’una mateixa població.

Poden ser:• negatives o (efecte de massa o perjudicials): competència per l’aliment, l’espai, la llum, l’hembra. • possitives (efecte de grup o d’ajuda, cooperació en la recerca d’aliment, de defensa, etc.)

Poden ser temporals o perennes (mantenen tota la vida)

La competència intraespecífica és negativa per al individu però és possitiva per l’espècie

34

6.4. Els ecosistemes i el temps 1. Relacions intraespecíf iques. Famil iars

Matriarcal: la femella es queda amb les cries, a vegades, per poder donar de menjar es menja el mascle després d’aparellar-se

Parental: estan formades pels progenitors i la prole, moltes vegades és polígama (formada per un sol mascle dominant i diverses femelles amb les seves cries.

Associacions familiars: impliquen una sèrie de relacions: aparellament, nidificació, alimentació i cura des descendents

35

6.4. Els ecosistemes i el temps 1. Relacions intraespecíf iques. Famil iars

Patriarcal: estan compostes pels mascles i les cries. El mascle té cura fins que les cires ja són el suficientment grans.

Fil ial : Els progenitors abandonen els ous i quan les cries neixen es reuneixen en grups per defenser-se millor

36

6.4. Els ecosistemes i el temps 1. Relacions intraespecíf iques. Colonials

Coral és una associació entre un protozoo (pòlip que captura matèria orgànica) una alga (que pot fer la fotosíntesi) que pot incorporar carbonat càlcic en la seva estructura

Colònia: quan els individus que s’obtenen per reproducció asexual romanen junts en una mateixa estructura però independents.

Volvox és una alga d’unes 500 cèl·lules màxim en que comença a haver-hi especialització

37

6.4. Els ecosistemes i el temps 1. Relacions intraespecíf iques. Gregàries

Gregàries: constituïdes per conjunts d’individus que viuen junts durant un període de temps més o menys llarg amb la finalitat d’ajudar-se

Emigrar, recerca d’aliment

Caçar o aparellar-se Defenser-se

38

6.4. Els ecosistemes i el temps 1. Relacions intraespecíf iques. Socials

1. Ous 6. Larva: depenent de l ’al imentació podran ser obreres (mel) o reines (jalea)3. Larva 4. Obrera (femella estèri l).Funció A 5. Obrera. Funció B 6. Soldat 7. Ninfa 8. Swarmer

Els mascles a vegades únicament tene una funció reproductiva.

Socials: Formada per individus jerarquitzats, solen ser diferents anatòmica i fisiològicament pel que no poden viure fora de la població

39

6.4. Els ecosistemes i el temps 2. Dinàmica de les comunitats. Competència

En una comunitat on hi viuen espècies diferents s’estableixen relacions entre elles anomenades relacions interespecífiques; aquestes van des de la cooperació més absoluta fins l’eliminació entre elles

Competència: quan dues espècies necessiten d’un mateix recurs apareix aquesta relació, que normalment acaba desplaçant una espècie a l’altre. També pot portar a una coexistència que defugeix la competència temporal.

Pot ser de dos tipus:a) Per interferència: quan una activitat d’una

espècie limita l’accés a un recurs d’una altre. Un arbre i una planta per la llum.

b) Per explotació: quan dos espècies s’alimenten del mateix

Llei ecològica: Quan dues espècies lluiten per un mateix recurs una d’elles desapareix

40

6.4. Els ecosistemes i el temps 2. Dinàmica de les comunitats. CompetènciaMecanismes per fugir de la competència:1. Alimentar-se de diferents estadis, mides2. Emigrar3. Alimentar-se en un moment diferent canviant el cicle de vida4. Disminuir la seva població proporcionalment o coexistir

1. En alimentar-se d’insectes fitòfags però de diferents mides deixen de competir

4. La coexistència comporta una disminució del valor k.

41

6.4. Els ecosistemes i el temps 2. Dinàmica de les comunitats. Depredació

Depredació: quan una espècie és capaç de matar (depredador o predador amb adaptacions per caçar) a una altre per alimentar-se d’ella (presa) encara que aquesta intentarà tenir mecanismes de defensa

42


Aquest terme de depredador és relatiu doncs un pot ser-ne respecte a una altre espècie, però ser presa d’una espècie superior.

A més no sempre el predador cal que sigui més gran que la presa

43


En el procés de depredació hi ha un flux unidireccional de la matèria (va de la presa al depredador).

Aixó fa que el nombre de preses determina el nombre possible de predadors i, en conseqüència el nombre de predadors afecta al nombre de preses.

Llei ecològica:El nombre d’individus d’una espècie, en un ecosistema, depèn en primer lloc de la quantitat de matèria disponible per alimentar-se. El nombre de predadors ve donat pel nombre de preses però no al revés.

44


Aquesta relació depredador/presa porta a un model ecològic de comportament que rep aquest nom i que presenta gràfiques típiques.Després d’augmentar la quantitat de preses augmenta el nombre de predadors i quan aquest s’aproxima al valor k cau el nombre de preses, cosa que provoca la caiguda del nombre de predadors, etc.

45

6.4. Els ecosistemes i el temps 2. Dinàmica de les comunitats. Parasit isme

El parasit isme es produeix quan una espècie anomenada paràsit viu a costa del material nutritiu d’un altre anomenat hostatger. El paràsit li causa un efecte perjudicial, però aquest no li causa la mor directe.

Els ectoparàsits se situen en l’exterior i necessiten estructures adients (òrgans perforadors, xucladors, etc. per extraure el nutrients)

Oruga del piPulgons

46

6.4. Els ecosistemes i el temps 2. Dinàmica de les comunitats. Parasit isme

Tènia en sistema digestiu

Plasmodium (malària) en sistema circulatori

Els endoparàsits viuen en l’interior d’un hostatger, per aixó perden alguns òrgans que serien inservibles, inútils o que dificultarien la relació; i en desenvolupen d’altres per parasitar (fixació, etc.)

47

6.4. Els ecosistemes i el temps 2. Dinàmica de les comunitats. Explotació

Una cria de Cuculus canorus en un niu d’un altre ocell

És un parasitisme social en la que unes sorten guanyant i altres perdent, com aquelles que s’alimenten de la caça d’altres

El cucut posa les cries en nius d’altres ocells perquè els incubin i els alimentin

48

6.4. Els ecosistemes i el temps 2. Dinàmica de les comunitats. Comensalisme

Comensalisme: quan un individu (comensal) aprofita les restes de menjar. En aquest cas una espècie es beneficia i l’altre no, però no en surt perjudicada

La rèmora que s’enganxa al cos dels taurons per traslladar-se i menjar les restes del menjar.

49

6.4. Els ecosistemes i el temps 2. Dinàmica de les comunitats. Inquil inisme

Una espècie dóna aixopluc a una altre sense ver-se perjudicada

50

6.4. Els ecosistemes i el temps 2. Dinàmica de les comunitats. Comensalisme

Mutualisme: Quan dos individus de diferent espècie cooperant per beneficiar-se als dos

Protecció i neteja Protecció i eliminació de paràsits

51

6.4. Els ecosistemes i el temps 2. Dinàmica de les comunitats. Simbiosi

Lleguminoses són un tipus de planta que està associada a uns bacteris que es localitzen en una espècie de nòduls a les arrels (agafen nutrients de la planta) que tenen la capacitat de reduir al N2 atmosfèric i finalment convertir-lo en nitrats (necessaris per la planta)

És un mutualisme obligat. La relació s’ha fet tan íntima que requereixen per viure un de l’altre; normalment viuen íntimament units

52

6.4. Els ecosistemes i el temps 2. Dinàmica de les comunitats. Simbiosi

Els líquens són una associació entre un fong i una alga. L’alga fa la fotosíntesi i produeix glucosa o matèria orgànica de la que s’alimenta el fong; aquest s’encarrega d’obtenir o mantenir la humitat necessària per què l’alga visqui.

53

6.4. Els ecosistemes i el temps 3. La successió i la regressió ecològica

La successió és el procés pel qual en una mateixa àrea es passa d’una comunitat a una altra, fins arribar a una comunitat adaptada plenament a les condicions pròpies (climàtiques, litològiques, topogràfiques, biològiques, etc.) anomenada Climax

El sòl condiciona a la biocenosi però aquesta també modifica el biotop.

Formació d’un bosc: pot tardar fins 150 anys

54


Successió primària: és la que s’inicia en un lloc on anteriorment no hi havia organismes: illa volcànica oceànica, un delta, etc. Neccessita d’espècies oportunistes o pioneres i molt de temps

Successió secundària: aquella que es produeix en un lloc on anteriorment si hi havia i per tant ha hagut una pèrdua de biodiversitat i una regressió (incendi, inundació, plaga.

55


Successió clímax: aquella que està plenament evolucionada i adaptada a les circumstàncies ambientals. No s’aconsegueix mai doncs naturalment hi ha regressions o successió negativa

• Màxima biodiversitat• Màxim nombre de relacions entre les espècies• Tots els nínxols ecològics estan ocupats• La matèria està en els organismes (terra pobre)• Màxim equilibri amb el medi

unitat 6 (ii). estructura i dinàmica dels ecosistemes(ii)

Education