Zoom als ecosistemes
Nivells d'organització de la matèria:
Nivell subatòmic
Nivell atòmic
Nivell molecular
Nivell cel·lular
Nivell pluricel·lular
Nivell de població
Comunitat
Nivell d'ecosistema
Biosfera
Continguts
Objectius específics
Components de l’ecosistema. Relacions tròfiques. Factors limitants i adaptacions. Hàbitat i nínxol ecològic.
Autoregulació de l’ecosistema, la població i la comunitat. Dinàmica de l’ecosistema.
Cicle de la matèria i flux d’energia. Piràmides ecològiques. Cicles biogeoquímics i successions.
Descriure els components de l'ecosistema.
Atribuir les relacions tròfiques a l'autoregulació de l'ecosistema, de les poblacions i comunitats.
Relacionar les transferències de matèria i energia en un ecosistema amb la gestió sostenible d’alguns recursos.
Elaborar una recerca experimental per fer un estudi de la dinàmica de la població d'una espècie en un ecosistema.
Ecosistema= biòtop + biocenosi + relacions
La vida a la Terra: un procés dinàmic i interactiu
Hem entès que la biodiversitat és la varietat d'espècies. Aquí afegim que les espècies s’han de relacionar entre si per poder sobreviure. A més, es relacionen amb el medi que els envolta, del qual depenen i modifiquen. Ara bé, com actuen les espècies entre elles? De què depenen aquestes interaccions?
Diferència entre biòtop i biocenosi
El conjunt dels organismes que ocupen un determinat hàbitat constitueixen la biocenosi, i el medi fisicoquímic on es troben i les condicions ambientals que el determinen és el que coneixem com a biòtop.
Entre el biòtop i la biocenosi s’estableixen unes estretes relacions d’interdependència. Aquest complex teixit de relacions s’anomena ecosistema. Podem considerar un ecosistema com un gran organisme, un superorganisme, on cadascun dels elements que l’integra fa una determinada funció dins de la comunitat. Els ecosistemes poden ser molt diversos, tant en les seves dimensions com en les característiques que els conformen. Des d’una petita bassa fins a una selva tropical o, fins i tot, el conjunt del nostre planeta poden ser considerats com a ecosistemes. De fet i com hem avançat hi ha biodiversitat també considerant els ecosistemes.
PER ANALITZAR UN ECOSISTEMA DETERMINAT S'HAN DE CONÈIXER TANT LES CONDICIONS DEL BIÒTOP COM LES DE LA BIOCENOSI. Quan ens fixem en la biocenosi cal fixar-se sobretot en el tipus de vegetació. Aquesta és una conseqüència de les condicions físiques que hi predominen. A més, condiciona la distribució i tipus de fauna així com la resta d'elements de la biocenosi que hi trobem.
Nínxol ecològic
La funció de cada organisme a l’ecosistema s’anomena nínxol ecològic. Aquesta depèn de les seves característiques i les seves necessitats com a espècie, i es pot relacionar amb els seus requeriments pel que fa a la nutrició, la reproducció, l’espai on viure i créixer, etc. Per exemple, si dos depredadors s’alimenten de la mateixa presa, diem que ocupen un mateix nínxol dins l’ecosistema.
Per tal que el sistema es mantingui estable i es pugui desenvolupar, cal que hi hagi un equilibri entre les diferents funcions o nínxols ecològics dels organismes que l’integren. En un cas com el que s’ha comentat, on dues espècies diferents competeixen per un mateix nínxol, una d’elles pot acabar imposant-se i eliminant l’altra.
Com funcionen els ecosistemes?
En qualsevol ecosistema cal que s’estableixin fluxos de matèria i energia entre el conjunt de la biocenosi i el biòtop. Els nivells tròfics són un conjunt de categories on s’agrupen els organismes depenent de com obtenen la matèria i l’energia.
Es situa cada organisme en els diferents nivells tròfics sabent de què s’alimenta cada organisme de l’ecosistema i, a la vegada, de quins organismes és l’aliment.
Els nivells tròfics fonamentals en qualsevol ecosistema són:
Els productors
Els consumidors
Els descomponedors.
Productors
Constitueixen la base imprescindible de qualsevol ecosistema, ja que són els encarregats de transformar la matèria inorgànica en matèria orgànica que va circulant per tots els nivells tròfics.
En aquesta categoria s’hi troben els organismes autòtrofs, com és el cas de molts bacteris, que no obtenen l’energia de la llum del Sol, sinó a partir de reaccions químiques.
Voleu recordar qui són les cianobacteries?
Sabeu de memòria les fases de la fotosíntesis i com funciona a nivell químic?
En vols saber més? Preparació examen
Consumidors
En aquesta categoria s’hi troben els organismes heteròtrofs. Són els que obtenen el seu aliment a partir de matèria orgànica ja elaborada i, per tant, s’han d’alimentar d’altres éssers vius.
Trobem diferents grups:
Consumidors primaris o herbívors. Són aquells que s’alimenten directament a partir de les plantes verdes o les algues.
Consumidors secundaris o carnívors. Són el conjunt d’organismes que s’alimenten dels herbívors.
Consumidors terciaris o supercarnívors. Són els animals carnívors que s’alimenten d’altres carnívors.
Consumidors quaternaris. Tot i que no és el més freqüent, la cadena de consumidors es pot perllongar en determinats ecosistemes, fins a consumidors quaternaris, i encara més enllà. Quan un consumidor es troba tant en el nivell dels herbívors com en els dels carnívors, es diu que es tracta d’un omnívor. El porc senglar és un cas clar d’animal omnívor.
Descomponedors
Els descomponedors corresponen al nivell tròfic que s’alimenta de les restes orgàniques, la matèria orgànica morta, de qualsevol altre organisme i de qualsevol nivell tròfic.
Es tracta, per tant, d’organismes heteròtrofs i la seva funció és bàsica dins de l’ecosistema, ja que han de retornar al medi un conjunt de nutrients (sals minerals) que resulten imprescindibles per al desenvolupament dels productors, i són els descomponedors els encarregats de renovar-ne les existències.
També és cabdal la seva contribució a retirar les restes d’animals i plantes mortes. Dins d’aquest grup es troben, principalment, fongs i bacteris, i també insectes especialitzats com ara els escarabats piloters o buiners i els escarabats enterradors.
Xarxes tròfiques
Entre tots aquests elements s’estableixen relacions tròfiques (és a dir, d’alimentació) que van d’un nivell a un altre. Aquest procés s’anomena cadena tròfica. Aquestes es formen seguint un ordre, de manera que a la base sempre hi ha un productor; en el nivell següent, un consumidor primari que s’alimenta del productor; posteriorment, un consumidor secundari que s’alimenta del consumidor primari, i així successivament. I, sempre, la presència de descomponedors que reciclen el conjunt de la matèria orgànica morta.
Productivitat en els ecosistemes
La captació d’energia és el motor primari imprescindible perquè un ecosistema pugui funcionar. El Sol és la font d’energia principal per a la majoria de productors, mitjançant el procés de la fotosíntesi. Aquesta energia química s’emmagatzema en forma de matèria orgànica fabricada pels productors L'energia química que hi ha continguda en la matèria orgànica va passant de productors a consumidors a través de les cadenes tròfiques. D’aquesta manera, matèria i energia van circulant per tot l’ecosistema, però de manera diferent.
Cicle de matèria en els ecosistemes
Cicle d'energia en els ecosistemes
La matèria té un recorregut cíclic més o menys tancat: passa de productors a consumidors, a mesura que els uns es van alimentant dels altres. Finalment, és transformada pels descomponedors, de manera que els productors la poden tornar a aprofitar i així tornar a iniciar el procés. Per tant, hi ha un procés de reciclatge que fa que la mateixa matèria vagi circulant, sota diferents formes, pels diferents nivells tròfics de l’ecosistema. Font
La matèria es troba en els éssers vius i en el medi i circula entre el biòtop i la biocenosi definint cicles biogeoquímics.
L’energia, a diferència de la matèria, presenta un flux lineal unidireccional: se’n perd en el pas d’un nivell tròfic cap al següent. S’estima que en els ecosistemes amb més bon rendiment, els ecosistemes aquàtics, només el 10 % de l’energia química present en un nivell passa al nivell tròfic superior. Molta d’aquesta energia es perd en forma de calor en processos com ara la respiració i el creixement. Un càlcul senzill ens mostra que, en els ecosistemes més eficients i suposant una cadena tròfica amb quatre nivells (productors, herbívors, carnívors i supercarnívors), el darrer nivell tròfic obté només el 0,1 % de tota l’energia química que els productors han aconseguit fixar mitjançant la fotosíntesi. Font
Biomassa i producció. Estudi dels ecosistemes
Biomassa
És la quantitat de matèria viva que hi ha en un ecosistema o en una àrea determinada.
Relaciona la massa de matèria per unitat de superfície i es mesura en pes de matèria viva per superfície.
Es pot referir a un nivell tròfic o a tota la biocenosi.
Producció
És un paràmetre que mesura l’augment de la biomassa d’un organisme o un conjunt d’organismes a l’ecosistema.
A l’hora de treballar amb aquest concepte, cal diferenciar la producció neta (Pn) de la produció bruta (Pb). La producció neta s’obté un cop s’ha descomptat de la producció total o producció bruta la part que el mateix organisme consumeix, en processos com ara la respiració (R) d'autòtrofs i heteròtrofs!, i que, per tant, no pot ser aprofitada per un altre nivell tròfic.
Pn= Pb - R
Productivitat
És la relació entre producció i biomassa.
Productivitat= Producció/biomassa
Estudi de la producció neta d'un ecosistema:
Si la Producció primària bruta = respiració. Pn=0 diem que l'ecosistema és MADUR. Estable amb un grau d'organització elevat.
Si la Producció primària bruta > respiració. Pn> 0 diem que l'ecosistema és JOVE. Està en creixement.
Si la Producció primària bruta < respiració. Pn< 0 diem que l'ecosistema és CONTAMINAT. Està en regressió. Evolucionen cap a menys diversitat i menys complexitat. Per tant, desapareixen espècies. Podria ser una bassa contaminada o un correu sobrexplotat. creixement.
Els ecosistemes estables són les que al llarg del temps varien molt poc les biomasses de cadascuna de les espècies. Però això és molt teòric.
Què passa en realitat?
Sabem que la producció d'un nivell tròfic és el 10% de la producció del nivell anterior. Si en un bosc produeix 900kg de fulles, la producció d'insectes fitòfags serà de 90kg i la dels ocells insectívors de 9kg, sent la de falcons de 0,9kg.
Això explica que:
Els superdepredadors (llocs, àguiles..) poden tenir risc de desaparició ja que necessiten una àrea molt extensa de bosc per sobreviure.
El nombre de nivells tròfics d'un ecosistema és limitat. Arriba un moment que no queda producció disponible.
Comparació amb un ecosistema madur-ecosistema jove
Ecosistema madur
Producció bruta= respiració
La biomassa és constant.
El nombre d'espècies és constant.
El grau d'organització és complex. Hi ha molts nínxols ecològics i cadenes tròfiques.
Exemple: un bosc mediterrani, selves...
Ecosistema jove
Producció bruta> respiració
Hi ha un augment de la biomassa.
El nombre d'espècies augmenta.
Augmenta el grau d'organització, els nínxols ecològics i cadenes tròfiques.
Exemple: un prat, una llacuna acabada de formar-se...
Piràmides ecològiques
S’anomena piràmide ecològica un tipus de representació gràfica mitjançant rectangles de cadascun dels nivells tròfics de l’ecosistema, que se situen ordenadament de baix a dalt (primer els productors, després els consumidors primaris, i així successivament). La longitud de cada rectangle és proporcional a la magnitud numèrica que representa.
Hi ha tres categories principals de piràmides tròfiques o ecològiques:
Piràmide en nombres
Piràmide de producció o d'energia
Piràmide en biomassa
Representació gràfica del nombre d'individus dels diferents nivells tròfics.
L'amplada dels esglaons és proporcional a al nombre d'individus.
A la base hi ha els productors i a sobre la resta de forma ordenada. Però pot haver algun esglaó invertit.
Representació gràfica de les produccions dels diferents nivells tròfics.
L'amplada dels esglaons és proporcional a la seva producció.
A la base hi ha els productors i a sobre la resta de forma ordenada.
Representació gràfica de les biomasses dels diferents nivells tròfics.
L'amplada dels esglaons és proporcional a la seva biomassa.
A la base hi ha els productors i a sobre la resta de forma ordenada.
Interpreta les diferències pel que fa a les piràmides d'un ecosistema terrestre i marí.
