Cicles Biogeoquímics i Dinàmica d'Ecosistemes

Cicle del Nitrogen (N)

El nitrogen atmosfèric és molt abundant, però no pot ser utilitzat directament per les plantes. Només els bacteris fixadors del nitrogen són capaços d'incorporar-lo al seu metabolisme i transformar-lo en nitrats assimilables. Mitjançant la fotosíntesi, les plantes incorporen el nitrogen a les molècules orgàniques (fonamentalment proteïnes), que passen als animals a través de l'alimentació. Els residus de la matèria orgànica són transformats pels bacteris nitrificants en nitrats assimilables. Una part del nitrogen és retornat a l'atmosfera en forma de N₂, gràcies a l'acció dels bacteris desnitrificants.

Cicle del Fòsfor (P)

El fòsfor no es presenta en forma gasosa; per tant, l'atmosfera no participa en el seu cicle. És un element escàs que es troba en roques sedimentàries d'origen marí. Mitjançant la fotosíntesi, les plantes incorporen el fòsfor a les molècules orgàniques, que passen als animals a través de l'alimentació. La descomposició de la matèria orgànica allibera fosfats, que poden ser utilitzats directament per les plantes o ser arrossegats fins al mar.

Cicle del Sofre (S)

Els organismes autòtrofs obtenen el sofre en forma de sulfats. El sofre s'incorpora a les molècules orgàniques que fabriquen i és transferit a altres éssers vius a través de l'alimentació. El sofre que alliberen les restes orgàniques en descomposició és oxidat pels bacteris del sofre, que el transformen en sulfats o l'expulsen a l'atmosfera en forma de H₂S. Pot passar a l'atmosfera en forma de SO₂ a través de les erupcions volcàniques. El sofre atmosfèric és retornat mitjançant la precipitació.

Productivitat

La productivitat és la generació de biomassa per unitat de temps i àrea en un ecosistema.

La producció d'un ecosistema és l'increment de biomassa per unitat de temps, i pot referir-se a un nivell tròfic o a tot l'ecosistema.

La producció bruta (PB) és la quantitat total de matèria orgànica generada per un nivell tròfic en un temps determinat. La producció neta (PN) és la matèria orgànica d'un nivell tròfic disponible per al nivell següent en un temps determinat.

PN = PB - R

La productivitat d'un ecosistema és la relació entre la producció neta i la biomassa d'un nivell tròfic i mesura el que produeix una unitat de biomassa. S'expressa en percentatge.

Productivitat = (PN / Biomassa) * 100

Successió Ecològica

La successió ecològica és la seqüència de canvis graduals que un ecosistema experimenta al llarg del temps. En les etapes finals s'arriba a un equilibri amb el medi ambient en el qual ja no es produeixen canvis importants. Aquest és l'anomenat estat clímax.

Canvis durant la successió

• Augment de la diversitat d'espècies i de l'especialització d'aquestes.
• El nombre de nivells tròfics i la complexitat de les xarxes tròfiques són majors.
• Augment de la biomassa, al principi de manera exponencial, però que a mesura que l'ecosistema va madurant, s'alenteix.
• Substitució progressiva d'espècies oportunistes amb alta capacitat de reproducció per unes altres de més ben adaptades, amb poca capacitat reproductiva i major supervivència dels descendents.
• Augment de l'estabilitat de l'ecosistema, perquè hi ha un major nombre d'interaccions entre els seus components.

Tipus de successió

• Successió primària: Terreny verge on no hi havia una comunitat prèvia.
• Successió secundària: Ecosistemes que han patit una alteració.

Cicles Biogeoquímics

S'anomenen cicles biogeoquímics les transferències dels elements químics en la naturalesa.

Cicle del Carboni (C)

El CO₂ atmosfèric és utilitzat pels organismes autòtrofs per a fabricar molècules orgàniques per la fotosíntesi. Els animals prenen el carboni en forma de matèria orgànica, que passa d'uns als altres. Els residus de la matèria orgànica en descomposició són utilitzats pels bacteris i fongs. El carboni és retornat a l'atmosfera com a CO₂ a través de la respiració. Una part del carboni dels residus orgànics pot quedar immobilitzada durant milions d'anys en forma de combustibles fòssils.

Comunitats

En les comunitats més complexes i desenvolupades, els individus es distribueixen en zones diferenciades.

Diversitat

La varietat de la biocenosi pot estudiar-se amb dos conceptes:

Diversitat ecològica o de l'ecosistema: Es refereix al nombre d'espècies de la comunitat. Com més gran sigui, més estabilitat adquireix la comunitat, ja que les relacions entre les espècies són més nombroses. També pot considerar-se l'abundància relativa de cada espècie dins de la comunitat.

Diversitat biològica o biodiversitat: Es refereix a la varietat de formes i nivells de vida de la biocenosi.

Relacions Interespecífiques

• Mutualisme i simbiosi: Espècie A (EA): beneficiada; Espècie B (EB): beneficiada.
• Comensalisme i inquilinisme: EA: beneficiada; EB: indiferent.
• Depredació i parasitisme: EA: beneficiada; EB: perjudicada.
• Competència: EA i EB: perjudicades.
• Amensalisme: EA: perjudicada; EB: indiferent.

Ecosistema

Ecosistema: conjunt d'éssers vius (biocenosi), factors físics (biòtop) i les relacions entre ells.

• Individuals: no pot viure aïllat; per a realitzar les funcions vitals necessita nutrients del medi i relacionar-se amb altres.
• Població: grup d'organismes de la mateixa espècie i territori que es reprodueixen entre si.
• Comunitat: conjunt de poblacions que habiten en el mateix lloc i interaccionen entre si.

Hàbitat i Nínxol Ecològic

Hàbitat: lloc on viu una espècie. L'extensió és molt variable.

Nínxol ecològic: Funció que té una espècie en l'ecosistema.

Factors Ecològics

Factors ecològics: característiques del medi que afecten els éssers vius que hi viuen.

• Factors abiòtics: sense vida, factors no biològics.
• Factors biòtics: altres organismes que componen el mateix medi natural.

Factors Abiòtics

• Clima: temperatura, humitat i vent; tenen gran importància, ja que determinen la distribució i la supervivència dels organismes.
• Composició química del medi: Concentració d'oxigen en l'aire i l'aigua, concentració de sals (permet l'estabilitat de cèl·lules i teixits), grau d'acidesa i alguns compostos químics.
• Llum i pressió: la llum és un component bàsic per a iniciar les cadenes tròfiques; la pressió condiciona la capacitat de moviment i depèn de la concentració de l'aigua o l'aire.

Organismes i Tolerància

Organismes estenoics: canvis molt lleus; poden sobreviure amb valors molt constants.

Organismes eurioics: canvis amplis; tenen major capacitat per a sobreviure als canvis.

Població

Una població necessita individus del mateix cicle de vida, que mantinguin relacions entre si i que hi hagi intercanvi genètic. Les relacions de la població són relacions intraespecífiques.

Avantatges i desavantatges de viure en grup

• Avantatges: Facilitat per a reproduir-se, facilitat per a obtenir aliment, defensa eficaç.
• Desavantatges: Aparició de malalties infeccioses, falta d'espai, competència entre espècies.

Tipus de Poblacions

• Colonials: genèticament idèntics. Els individus que constitueixen una colònia estan units i procedeixen de la reproducció asexual.
• Estatals: Procedeixen de la mateixa femella, amb diferències anatòmiques i fisiològiques per a la divisió del treball comunitari.
• Familiars: Els individus que constitueixen una família procedeixen d'una parella d'animals que produeixen una descendència i que es mantenen units.
• Gregàries: Estan constituïdes per organismes amb tendència a mantenir-se junts per a ajudar-se mútuament, encara que no tinguin relació de parentiu.

Estratègies de Població

• Estrategues de la r: espècies que aprofiten l'eficàcia dels recursos del medi i constitueixen ràpidament més poblacions. Esgoten prompte els recursos, raó per la qual emigren.
• Estrategues de la K: Són espècies molt ben adaptades al seu medi, amb una població estable i un creixement controlat. Tenen poca descendència. Solen predominar en ecosistemes amb poques variacions.