UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO EN AGUADILLA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES

AMBIENTE Y ADAPTACIÓN A DE LA VIDA CECIMAT Mini Curso Dr. Marcos Rosado Torres Dr. Jesús Lee-Borges

Agenda • • • •

Reflexión Pre prueba Presentación Evaluación

Objetivos del taller • Definirá los conceptos: ecología, ecosistema, cadena alimentaria, redes alimentarias, biomas. • Describirá las características de un ecosistema. • Identificará la función de los componentes de un ecosistema como productores, consumidores y descomponedores. • Reconocerá las consecuencias de los daños causados por la actividad humana. • Explicará cómo los seres humanos pueden adoptar nuevas prácticas para beneficio del planeta.

ECOLOGÍA Interacciones de los organismos tanto con el mundo físico como con los miembros de su misma especie y con los de las demás especies

Es el estudio científico de las relaciones entre los organismos y el ambiente

Incluye no solo las condiciones físicas, sino también las condiciones biológicas en que vive un organismo

Ecosistema • El ecosistema es la unidad de trabajo, estudio e investigación de la Ecología. • Es un sistema complejo en el que interactúan los seres vivos entre sí con el conjunto de factores no vivos que forman el ambiente.

El concepto de ECOSISTEMA aparece con…

Tansley (1935) Lindeman (1941)

Lo concibe desde los intercambios de energía, atendiendo a la necesidad de conceptos que vinculen diversos organismos a sus ambientes físicos.

ECOSISTEMA

Es un sistema interactivo constituido por componentes físicos, químicos y biológicos del ambiente

Los organismos que viven en un área particular junto con el ambiente físico con el que interactúan constituyen un ecosistema

Ecosistema

Los componentes básicos de un ecosistema son... Respiración Energía radiante

CO2

CO2

O2

Caída de hojas

Productores

O2 Consumo H 2O

H 2O

Translocación

Nutrientes

Nutrientes Deposición

Elementos abióticos

consumidores Descomposición

EL CLIMA Elementos que lo determinan

HUMEDAD

TEMPERATURA PRESIÓN ATMOSFÉRICA PRECIPITACIONES

Factores que determinan el clima LATITUD

LOCALIZACIÓN

ALTITUD

Hábitats Hábitats Terrestres • Organismos que viven en la tierra. • Algunos son fríos, calurosos, lluviosos o secos. • Ejemplo: – Desierto – Bosque • Seco • Lluvioso

Hábitats Acuáticos • Organismos que viven en el agua. • Algunos son de agua dulce y otros son salados. • Ejemplos: – – – –

Arrecifes Lagunas Ríos Represas

Adaptación • Es el conjunto de características físicas o de comportamiento que posee un organismo vivo y que le permite sobrevivir en su ambiente. • Se dice que un organismo se adapta al ambiente cuando logra establecerse y reproducirse en él, sin que afecte su alimentación y la supervivencia de su especie.

Adaptación de los organismos al Ambiente Un cambio que permita a un organismo funcionar eficientemente

Significa una ventaja para vivir en un hábitat concreto, en una época determinada, y compartiendo el ecosistema con otras especies.

Pueden producirse a cualquier nivel, desde el molecular hasta el de organización social, desde la capacidad sensorial hasta las asociaciones simbióticas de especies que evolucionan juntas.

El motor del proceso de adaptación es la selección natural

Tipos de adaptaciones Morfológicas

Fisiológicas

Comportamiento

Adaptación • Una característica o un conjunto integrado de características que aumenta la aptitud de su poseedor – Para demostrar que una característica es adaptativa debemos determinar: 1. Su función en la naturaleza – ¿Para qué sirve? 2. Demostrar que los organismos que la poseen contribuyen más genes a la población que los que carecen de ella

El caso de la jirafa

• Pregunta: – ¿Por qué la jirafa posee un cuello tan largo?

Simmons & Scheepers (1996) • Cuestionaron la explicación convencional de cómo la jirafa obtuvo su cuello. – Observaron jirafas salvajes comer y revisaron la literatura disponible sobre el tema

• Su hipótesis: – En la temporada de sequía el alimento escasea por lo tanto: • Las jirafas deben pastorear sobre el nivel de sus competidores ( lo más alto posible)

– Los datos demostraron que las jirafas rara vez pastorean al nivel máximo que permite su cuello • En la época de sequía prefieren pastorear en arbustos bajos

• Young and Isbell (1991) – Las jirafas prefieren pastorear al nivel de sus hombros en zonas boscosas

Escenario alternativo • Las jirafas pelean viciosamente, a veces hasta la muerte – Usan sus cuellos y cabezas como mazas – Estas luchas usualmente ocurren entre machos durante la época de reproducción

• El macho posee: – cuellos de 30 a 40 centímetros más largos y 1.7 veces más pesados que hembras de la misma edad – cráneos 3.5 veces más pesados y más acorazados que la hembra

Pratt & Anderson, 1985

Plasticidad Fenotípica • Cuanta influencia tiene el ambiente sobre un fenotipo • Fenotipos – dependen de genotipo y ambiente – Cuando un fenotipo es plástico, organismos con el mismo genotipo pueden mostrar distintos fenotipos si habitan en ambientes distinto – La plasticidad fenotípica es una característica evolutiva por si sola • Puede o no ser adaptativa • Para estudiar adaptación debemos saber para que sirve y como hace más aptos a los organismos que la poseen

Limitaciones a la Selección Natural • Es imposible que una población pueda evolucionar soluciones óptimas que resuelvan todas los retos que presenta la selección natural de manera simultanea – Por lo tanto, el organismo “perfecto” no existe

• Por lo general existe un compromiso – Ejemplo: El cuello de la jirafa

• ¿Qué factores limitan la selección natural? – Trade-offs (compromisos) – Limitaciones funcionales – Carencia de variation genética

Carencia de Variación Genética • ¿Por qué los cerdos no vuelan? – Sería adaptativo para los cerdos – Volar les permitiría escapar de los depredadores

Carencia de Variación Genética – Falta de variación genética en los genes que controlan el desarrollo de la columna vertebral – ¿Cuales otros vertebrados vuelan? • Aves • Murciélagos – Sus extremidades anteriores se han convertido en alas – No existen vertebrados con patas delanteras y alas al mismo tiempo

• Una mejor solución para los cerdos…

Adaptaciones morfológicas • Son las características externas o internas de un organismo. • Ejemplos: – Picos y dientes (para alimentación) – Manos – Aletas – Garras

Preparado por: Yanira Lugo Ramos

Adaptaciones de comportamiento • Son cambios de conducta en los organismos. • Ejemplo: – El viaje migratorio de algunas aves. – Cambios en los períodos de luz – Cambios en humedad

Adaptaciones de comportamiento

Estas aves hacen nidos en el suelo y el peligro de depredación es alto. Los adultos y juveniles forman un tumulto cuando cualquier animal se acerca a los nidos.

La oruga de esta mariposa expele sus heces disparándolas lejos de sí para evitar que el olor de las heces atraiga posibles depredadores.

Adaptaciones de las plantas Ejemplos: 1. En lugares de mucha sombra, como los bosques húmedos, las plantas tienen hojas muy grandes. Esta adaptación les permite recibir suficiente luz solar. 2. En los bosques secos, las plantas poseen hojas pequeñas, que impiden la pérdida de agua por evaporación. Esto les permite vivir en la sequía.

Adaptaciones de las plantas 3. En los desiertos la mayoría de las plantas tienen raíces que se extienden por gran parte de la superficie del suelo. De esta manera absorben mucha agua y la almacenan en sus tallos. Los tallos están cubiertos de cera e impiden que se evapore el agua. Esto permite largos períodos de sequía.

Adaptaciones de las plantas 4. Presencia de espinas. 5. Secreción de sustancias nocivas. 6. Algunas poseen un tallo flexible que no les permite mantenerse en posición vertical. Ejemplos: plantas trepadoras y los bejucos. Esto les permite sostenerse de árboles u otros objetos para soportar su peso.

Factores bióticos • Son factores vivientes que pueblan un ambiente. • Tienen adaptaciones que les permiten obtener alimento, protegerse y reproducirse.

Factores abióticos • Son las partes no vivas del ambiente. • Ejemplos: – Temperatura – Humedad – Suelo – Corrientes de aire – Minerales

Actividad 1 • Elabore una lista de factores bióticos y abióticos. • http://recursostic.educacion.es/ciencias/biosf era/web/alumno/2ESO/servivo/actividades.ht m

Niveles de organización

Niveles de organización de la materia • La ecología estudia los siguientes niveles: – Organismos – Poblaciones – Comunidades – Ecosistemas – Biomas – Biosfera

Niveles de organización • Una población es un grupo de organismos de la misma especie que se entrecruzan y viven en el mismo lugar y en el mismo tiempo.

• Una comunidad es una colección de poblaciones en interacción.

Las poblaciones no crecen indefinidamente… Surgen interacciones entre los miembros de una población que tiende a regular su tamaño

Relaciones intraespecíficas Las plantas pueden capturar y mantenerse en un espacio excluyendo individuos de igual o menor tamaño Interceptando la luz, la humedad y los nutrientes Excretando toxinas orgánicas

COMPETENCIA

Entre individuos de la misma especie por los recursos ambientales

TERRITORIALIDAD

Niveles de organización • Un ecosistema está formado de las interacciones entre las poblaciones en una comunidad y su entorno físico.

• Biosfera es una palabra proveniente del griego que significa esfera donde reside la vida, tratando sobre la vida en nuestro planeta Tierra.

ECOSISTEMA

COMUNIDAD

METAPOBLACION INDIVIDUO

POBLACION

FLUJO GENETICO

POBLACION

POBLACION

ECOSISTEMAS Ecosistema y ecotono

Ecosistema terrestre Ecosistema de transición Ecosistema acuático

Ecosistema 1

Ecotono (pantano)

Ecosistema 2

El ecotono conforma un hábitat característico que alberga especies que no se encuentran en los ecosistemas que lo rodean.

Interacción de los organismos • Se obtiene energía y materiales necesarios para llevar a cabo procesos vitales. • Se mantiene la homeostasis entre poblaciones, comunidades y ecosistemas.

Cómo obtienen energía los organismos • Autótrofos – Productores – utilizan la energía del sol o la que se encuentra almacenada en compuestos químicos para fabricar su alimento

• Heterótrofos – Consumidores – dependen de los autótrofos como fuente de nutrimentos y energía

• Descomponedores - hongos – absorben nutrimentos de los seres muertos

Cadena alimentaria • Del griego thrope alimentación • Es el proceso de transferencia de energía a través de una serie de organismos, en el que cada uno se alimenta del precedente y es alimento del siguiente. • Los nutrimentos y la energía circulan desde los autótrofos hacia los heterótrofos y finalmente hacia los descomponedores.

Cadena alimentaria • Se representa utilizando flechas que indican el sentido en que se transfiere la energía de un organismo a otro. algas → pez → garza

• Las cadenas alimentarias pueden estar formadas por tres eslabones, pero la mayoría no tiene más de cinco. ¿Por qué?

Relaciones tróficas (Cadena alimentaria)

Niveles tróficos • Nivel 1– Productores • Organismos fotosintéticos autótrofos (pantano, pastos, fitoplancton)

Fotosíntesis

Segundo nivel • Consumidores de primer orden o herbívoros (peces pequeños, insectos, renacuajos, conejos)

Tercer nivel • Consumidores de segundo orden, los cuales son carnívoros. Son los predadores de los consumidores de primer orden (garza). • ¿Qué otros animales podrían ocupar el tercer nivel trófico?

Cuarto nivel • Consumidores de tercer orden. Son carnívoros que se alimentan de consumidores de segundo orden (caimán)

Descomponedores • Bacterias y hongos • Descomponen todos los eslabones de la cadena alimentaria cuando los organismos mueren. • Pueden actuar sobre cualquier nivel cuando se les necesite.

Cadena alimentaria

Actividad 2 • Parea los conceptos de la pirámide trófica • Indica si es Verdadero o falso • http://www.wikisaber.es/Contenidos/LObjects /food_chains/index.html

Redes alimentarias • Es un conjunto de cadenas tróficas donde existen eslabones comunes o compartidos entre varias cadenas tróficas. • También es conocida como la Trama de la vida o Trama Alimentaria en el ecosistema. • Incluyen los eslabones de los productores, consumidores y descomponedores.

Redes alimentarias

Actividad 3 • Construcción de una cadena alimentaria