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El parasitismo es una interacción que conlleva a una serie de ajustes complejos: Parásito: obtener la mayor cantidad de energía desde el hospedador sin matarlo (cuando muere el hospedador, mueren los parásitos) Hospedador: eliminar la mayor cantidad de parásitos sin auto-consumirse (las reacciones exageradas pueden matar al hospedador) Mecanismos inmunes no buscan matar o eliminar definitivamente a los parásitos sino que mantenerlos a niveles poblacionales reducidos y en cierta forma “aceptables” para el presupuesto energético del hospedador (control de pestes, selección de cepas y vacunas)
Los efectos más patentes de los parásitos sobre sus hospedadores : infecciones recientes ( la inmunidad no ha sido desarrollada), la enfermedad puede:
• ser denso-dependiente,
• reducir drásticamente el tamaño poblacional,
• exterminar a la población localmente o
• restringir la distribución espacial
En enfermedades de transmisión directa, ante aumentos de la densidad de hospedadores aumenta la incidencia de la enfermedad, se reduce el tamaño poblacional, pudiendo los parásito regular la población
En organismos con estructura social se puede desarrollar un tipo de parasitismo entre roles sociales: 1) parasitismo de nidada (aves): hembras parásitas usan los nidos de otras para poner y desarrollar sus huevos. 2) parasitismo de obreras (abejas): una especie de abeja mata y reemplaza a la reina de otra especie engañando sus obreras. 3) parasitismo temporal obligado (aves): un caso extremo de 1), en el cual las aves parásitas ya no son capaces de armar nidos 4) parasitismo obligado permanente (abejas): un caso extremo de 2), en el cual la especie parásita ya no tiene obreras y depende enteramente de la “sociedad” de la especie parasitada.
Proceso de ajuste entre parásito y hospedero: Si los efectos se vuelven nulos se pasa de
Parasitismo a Simbiosis (relación en la cual dos organismos diferentes viven en estrecha relación) Si el beneficio es mutuo
Mutualismo (relación recíproca positiva a nivel individual o poblacional entre dos especies distintas). La evidencia sugiere que esta es una relación de explotación mutua mas que un esfuerzo cooperativo entre individuos. Mutualismo simbiótico: la asociación es obligatoria e implica contacto físico Mutualismo asimbiótico: la asociación no es obligatoria o no implica contacto físico constante
Algunos casos de mutualismo simbióticos son tan permanentes u obligadas que resulta difícil reconocer a las especies componentes (e.g., micorrizas, endomicorrizas y ecotomicorrizas). En algunos casos las especies dependen fuertemente entre si, pero no viven en contacto físico constante (los mutualistas llevan a cabo vidas separadas pero dependen los unos de los otros). En el caso de la dispersión de semillas por parte de aves e insectos, el mutualismo es facultativo y no involucra solo a dos especies sino que a un grupo de estas formando relaciones de tipo difusa. (frugivoría y nectivoría con todas la adaptaciones por parte de plantas y consumidores)
ECOLOGÍA DE ECOSISTEMAS
ECOSISTEMAS II
Los ecosistemas tienen una parte biótica y otra abiótica
En los ecosistemas los componentes físicos y biológicos del ambiente constituyen un único sistema interactivo.
Al igual que en las comunidades el ecosistema tiene límites físicos que son difíciles de determinar.
Sistemas Bióticos
(ej. humanos)
Sistemas Abióticos dependen
EL foco de atención primario de la ecología de ecosistemas es el intercambio de materia y energía.
Lo que llega al ecosistema desde el ambiente que lo rodea se denomina entradas y lo que sale del él se denominan salidas.
Un ecosistema sin entradas de materia se denomina ecosistema cerrado mientra que uno con entradas se denomina ecosistema abierto
Todos los ecosistemas tienen tres componentes básicos
Autótrofos: plantas verdes = utilizan la energía del sol en la fotosíntesis para tranformar los compuestos inorgánicos simples en orgánicos simples. Heterótrofos: utilizan los compuestos orgánicos producidos por los autótrofos como fuente de alimento y se divide normalmente en consumidores (consumen tejido vivo ) y descomponedores. (materia muerta, que degradan a compuestos inorgánicos simples). Abiótico: suelo, sedimentos, materia particulada, la materia orgánica disuelta en los ambientes acuáticos y los detritos en los sistemas terrestres (crítica para el reciclado interno de nurtrientes en los ecosistemas)
La fuerza motora de los ecosistemas es la energía del sol: Es utilizada por los productores, fluye desde los productores a los
consumidores y a los descomponedores siendo disipada finalmente en forma de calor.
Dos formas de energía: Potencial: energía almacenada y disponible para realizar trabajo Cinética: energía en movimiento, realiza un trabajo a expensas de la energía potencial
El trabajo en los ecosistemas = almacenamiento de energía, construcción u ordenación de la materia.
Primera ley: la energía no se crea ni se destruye, solo cambia de estado o es transferida. Cuando la energía liberada produce un movimiento desorganizado de moléculas o su dispersión aleatorea (acompañada de calor) se ha producido un aumento en el grado de desorden del sistema o entropía. Segunda ley de la termodinámica: cuando la energía se transfiere o se transforma, parte de la energía toma una forma que no puede pasar a otra forma posterior (la entropía crece) En los sistemas ecológicos la segunda ley de la térmodinámica no es facil de corroborar debido a que estos, que normalmente están aumentando o manteniendo su organización, son sistemas abiertos que constantemente están recibiendo energía desde el exterior.
Las leyes de la termodinámica gobiernan el flujo de energía
La productividad primaria fija la energía Energía almacenada por las plantas = Productividad primaria. Productividad primaria bruta: total de la energía que capta la planta durante la fotosíntesis Respiración: se gasta parte de esta energía en su mantención Productividad primaria neta: energía que queda disponible luego del gasto que realiza la planta P. PRIMARIA NETA (PNN) =P. PRIMARIA BRUTA (PPB) –
RESPIRACION (R) La productividad = unidades de energía o biomasa por unidad de área por unidad de tiempo (es una tasa!!!). La cantidad de materia que se encuentra almacenada en un lugar en un momento dado se denomina producción (y no es una tasa!!!).
EL clima influye sobre la productividad de los ecosistemas terrestres
La disponibilidad de nutrientes limita la productividad de los océanos
En los ecosistema: separación vertical entre la zona donde se desarrolla la productividad primaria y la zona donde se produce la descomposicion y el reciclado de nutrientes. En las plantas la fotosintesis se desarrolla en las partes aereas mientras que las raíces estan inmersas en la zona en la cual se desarrolla el reciclaje de nutrientes. En el caso de los ambientes acuáticos y especialmente oceanos el fitoplancton se encuentra en la superficie mientras que los nutrientes se encuentran en las aguas profundas y deben ser transportados hacia la superficie para suplir los procesos de productividad.
La productividad primaria varía con el tiempo
Estacionalmente e interanualmente los factores que influyen sobre la productividad primaria varían, y por ende la productividad primaria también presenta variaciones temporales de distinta escala. La productividad primaria también varia con la edad de los ecosistemas. Los ecosistemas jóvenes dominados por plantas herbáceas o arbustos tienen mayores niveles que los ecosistemas en avanzadas etapas sucesionales (dominados por leñosas).
La cadenas tróficas describen el flujo de energía a través de un ecosistema Una serie de cadenas tróficas forman la trama trófica en la cual se reprenta la totalidad de este tipo de relaciones
Las especies se ubican dentro de niveles tróficos basándose en su alimentación
Plantas = productores primarios: Herbívoros = productores secundarios y consumidores primarios, Carnívoros = productores terciarios y a la vez consumidores secundarios, etc Omnívoros = obtienen su alimento desde varios niveles tróficos Carroñeros = se nutren de materia animal muerta Saprófitos = se nutren de materia vegetal muerta
La energía fluye a través de los niveles tróficos
La producción de cada nivel trófico proporciona la entrada para el siguiente nivel, La producción que no se consume (productos de desecho e individuos muertos) es la entrada para el compartimiento de los detritivoros. El flujo total de energía a través del ecosistema es función de la transformación inicial de energía solar en producción primaria neta Toda la energía que entra al ecosistema como producción primaria neta se pierde con el tiempo por medio de la respiración.
La productividad de los descomponedores se ve influida por el clima
La productividad de los descomponedores depende de: Cantidad de materia orgánica muerta que depende de la productividad primaria. La temperatura y disponibilidad de agua La materia orgánica se descompone más rapidamente en condiciones
de humedad y calor los cuales favorecen a la actividad microbiana
Los descomponedores son un grupo heterogéneo
Hay descomponedores microscópicos y macroscópicos. Los descomponedores macroscópicos, colembolos, ácaros, lombrices y babósas, fragmentan el material de detrítus y lo hacen accesible para el procesamiento por los descomponedores microscópicos (bacterias y hongos). En los ambientes terrestres las bacterias son los principales regeneradores de nutrientes mientras que en los ecosistemas acuáticos el fitoplanton juegan un rol primordial en el reciclado de nutrientes.
La productividad primaria limita la producción secundaria
La productividad primaria neta es la energía disponible para los heterótrofos. Toda esta energía termina siendo consumida por herbívoros o descomponedores.
La energía disminuye en cada nivel trófico sucesivo
No toda la energía ingresada a un nivel trófico se transforma en producción
Hay una disminución secuencial en la energía que fluye desde un nivel trófio al otro.
Esta disminución, se calcula en forma gruesa, es del orden del 90%.
La producción de los sucesivos niveles tróficos se dispone en pirámides ecológicas
Al representar la suma de toda la biomasa o energía contenida en cada nivel trófico se observa que en términos generales todos los ecosistemas forman las llamadas pirámides ecológicas.
1. No más de 4 niveles tróficos (a mayor productividad mayor diversidad no cadenas mas largas)
2. Los omnívoros no son comunes y cuando están presentes se alimentan de niveles tróficos adyacentes
3. Entre más presas posee un depredador menos depredadores lo utilizan de presa
4. Ambientes constantes = las cadenas más largas 5. Las especies generalistas invaden con mayor facilidad comunidades
con tramas tróficas simples mientras que las especies especialistas lo hacen con mayor facilidad en comunidades con tramas tróficas complejas.
6. La extracción de una presa o depredador generalista o de un miembro de una cadena trófica simple tiene menos efecto que la extracción de un depredador tope o que depreda sobre presas generalistas
Las tramas tróficas presentan algunas propiedades generales
FLUJOS Y CICLOS DE MATERIA
EL mundo vivo depende del flujo de energía y de la circulación de los materiales a través del ecosistema.
• Todos los nutrientes fluyen desde compartimientos abióticos a los bióticos y luego regresan a los abióticos (=reservorios bióticos y abióticos y flujos)
• Los elementos más importantes en todos los ciclos son: Plantas verdes = organizan los nutrientes en componentes biológicamente útiles Descomponedores = devuelven a los nutrientes a su estado simple inicial Compartimentos abióticos = (aire, agua, rocas) transporta y almacena nutrientes.
Los procesos ecosistémicos corresponden a fenómenos involucrados en las transferencias de energía y materiales desde
un reservorio a otro
Reservorios
Abióticos
Bióticos
Atmósfera Suelo Rocas Agua
Plantas Animales
Descomponedores
Materiales
Biótico Abiótico Procesos: Lísis de rocas
Evaporación de agua Disolución en agua
Consumo Descomposición de animales y plantas
Biogeoquímica: rama de la ciencia que estudia las influencias biológicas en los procesos químicos de la tierra.
PRINCIPALES CICLOS BIOGEOQUIMICOS :
CARBONO
NITROGENO
FOSFORO
AZUFRE
Otros
Carbono (Relevancia) • Cumple roles fundamentales en la captura (fotosíntesis) y liberación (respiración) de energía en los organismos. • Es el componente estructural principal de los sistemas vivientes y de los combustibles. • Forma bicarbonatos (regulador del pH de oceános, suelos y de la sangre).
Carbono (Ciclo) -Desde la atmósfera el CO2 es capturado por las plantas, convertido en
materia orgánica y almacenado en tejidos, también se disuelve en los océanos (difusión).
-El carbono es consumido por los animales y descomponedores y retorna a la atmósfera o al océano por medio de la respiración.
-La materia orgánica muerta sedimenta y la combustión libera el carbono de los sedimentos.
CARBONO
Nitrógeno (Relevancia)
Es la base para la formación de moléculas funcionales y estructurales de los organismos (proteínas, enzimas y nucleótidos).
Nitrógeno (Ciclo) -Desde la atmósfera el nitrógeno es fijado por bacterias y algas verde/
azules o por procesos industriales y convertido en amonio (fijación)
-El amonio puede ser asimilado por plantas o consumidores (desde el agua o suelo) o convertido en nitrato(nitrificación) que es igualmente asimilado por plantas o animales.
-Los animales excretan amonio que puede ser nitrificado o denitrificado (por bacterias anaeróbicas) retornando a la atmósfera.
Fósforo (Relevancia)
Otro de los componentes de los nucleótidos y el principal implicado en la transferencia de energía celular (ATP - ADP). Es un componente importante de los huesos.
Ciclo -El fósforo (Fosfato) es capturado desde el suelo o desde el agua por los productores e ingresado a la cadena trófica y retornado por la excreción en un ciclo bastante simple. La complicación es la alta insolubilidad del fósforo en el agua y suelo, (normalmente es un nutriente limitante). -El reciclado dentro de la fase biótica es muy importante, especialmente entre ecosistemas (ej. animales marinos = mar a la tierra). - El movimiento tierra-mar puede ser importante (polvo) para las islas oceánicas.
Azufre (Relevancia)
Componente de proteínas aminoácidos, enzimas y de los compuestos implicados en la comunicación olfativa.
Ciclo -El azufre es depositado desde la atmósfera en suelos y el océano
(sulfato). -Es asimilado por las plantas desde el suelo o directamente desde la
atmósfera o mar, ingresa a los animales y descomponedores y es excretado como sulfido que es convertido de vuelta a sulfato por las bacterias quimiosintéticas o físicamente (en el mar y volcanes).
-El sulfato vuelve a la atmósfera.
Dentro de ciclos del azufre y del nitrógeno se produce la lluvia ácida
En la atmósfera el SO2 y los óxidos de nitrógeno (Nox) producidos por la quema de combustibles fósiles, se combinan: Depositación seca: Parte de la mezcla precipita como materia particulada () en las cercanías de la fuente y otra porción mayor es transportada lejos de la fuente. Depositación húmeda: durante el transporte el SO2 y los Nox participan en una serie de reacciones complejas produciendo ácido nítrico (HNO3) y ácido sulfúrico (H2SO4) que se diluyen en el vapor de agua y caen a la tierra en forma de lluvia, nieve o niebla.
El proceso provoca acidificación de la lluvia que alcanza pH de 3 o 2 (normal=5) El cambio en el pH de la lluvia: • Afecta al suelo, disminuyendo (lavando) nutrientes (el fósforo) • Inhibe la actividad bacteriana (afecta al ciclo del N y a la descomposición)
• Libera compuestos que naturalmente se encuentran en bajas concentraciones (aluminio y magnesio) = situaciones de toxicidad.
• La llegada de estas substancias a los sistemas acuáticos aumentando la tasas de fotosíntesis e inhibe los procesos de descomposición y reciclaje de nutrientes.
Los metales pesados también circulan a través de los ecosistemas
Mercurio, Cadmio, Cromo, Niquel y Plomo tienen sus propios ciclos biogeoquímicos. Los seres vivos utilizan a estas substancias y son altamente sensibles a aumento en las concentraciones ambientales. Están asociados con la contaminación industrial, agrícola y urbana, contaminan las reservas de agua y se acumulan en las cadenas tróficas provocando graves problemas a la reproducción y sobrevivencia de los seres vivos.
Los hidrocarburos clorados establecen ciclos Si bien los ciclos biogeoquímicos están asociados con elementos naturales, una serie de compuestos químicos de origen artificial (DDT, y los PCB) siguen sus propios ciclos o se acoplan a los procesos de síntesis, consumo y degradación de la materia orgánica. El principal problema con estos compuestos es que estructuralmente pueden reemplazar a los constituyentes naturales de los organismos vivos pero funcionalmente son inútiles
