ECO Tema 9 Fluxos d'energia i matèria (2015)
Apunte CatalánUniversidad | Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) |
Grado | Biología - 3º curso |
Asignatura | Ecologia |
Año del apunte | 2015 |
Páginas | 6 |
Fecha de subida | 02/02/2015 |
Descargas | 9 |
Subido por | arokargomez |
Descripción
Apunts del curs 2014/15.
Vista previa del texto
ECOLOGIA
3r curs Biologia UAB
Tema 9.- Fluxos d’energia i matèria
Propietats dels ecosistemes
Un ecosistema és el conjunt dels organimes i el ambient
del lloc on viuen. Els ecosistemes es caracteritzen
prinicpalmente per: biomassa, flucos d’energia i cicles de
nutrients.
Biomassa: és el contingut total d’energia (o massa) als
organismes vius d’un ecostema per unitat de superfície,
en un determinat moment.
Fluxos d’energia: els ecosistemes capten llum solar i
transfereixen aquesta energia a través de les xarxes
tròfiques. Al llarg d’aquest procés l’energia es va
transformant en calor i es perd. (vermell)
Cicles de nutrients: els ecosistemes van circulant els
nutrients al llarg dels diferents nivells tròfics. Aquests nutrients poden ser reciclats moltes
vegades a través de l’ecosistema. (blau)
Producció primària
La producció primària d’un ecosistema és la quantitat d’energia
fixada per unitat de superfície (o volum) i per unitat de temps per part
dels productors primaris.
La producció primària bruta (PPB) és l’energia total fixada a través de la fotosíntesi.
La producció primària neta (PPN) és l’energia total fixada a través de la fotosíntesi menys l’nergia
perduda a la respiració.
Patrons geogràfics de la producció primària
A igual biomassa, la producció primària es mes gran en comunitats aquàtiques (es fixa més
quantitat total de carboni), encara que els valors màxims de producció primària es donen a
comunitats terrestres perquè l’area és més petita. Dins dels ecosistemes terrestres, els valors
màxims es donen a les zones tropicals, disminuint cap als pols. Als oceans, els valors màxims de
producció primària es donen a prop de les costes i a les zones d’emergència de les corrents.
Factors limitants als ecosistemes terrestres
1.- La llum: no és un factor limitant als ecosistemes terrestres. L’eficiencia fotosintètica (EF)
mesura la quantitat d’energia solar que es transforma en producció primària. Els seus valors són
molt baixos: en el cas de la producció primària bruta representa el entre el 2 i el 5%, i en el cas
de la producció primària neta representa la meitat d’aquets valor. Aquesta eficiència
fotosintètica és major als boscos de coníferes que als caducifolis, i és mínima als deserts.
EF= Energia transformada en PP / Energia solar incident
ECOLOGIA
3r curs Biologia UAB
2.- Temperatura: hi ha un òptim de temperatura, per sota i per sobre del qual la producció
primària disminueix.
3.- Aigua: la producció primària d’un tipus d’ecosistema s’incrementa amb la disponiblitat
d’aigua. Aquest patró d’augment de la producció primària amb augment de la disponibilitat
d’aigua també s’observa comparant els diferents biomes a escala mundial.
4.- Nutrients: l’adició de nutrients fa augmentar la producció primària als diferents tipus
d’ecosistemes terrestres.
5.- Herviboria: el pastoreig pot incrementar la producció primària. Aquesta augmenta a nivells
intermedis d’herviboria perquè es produeix un procés de compensació. A nivells més alts les
plantes no arriben a poder-se recuperar i a nivells molt baixos l’efecte no es nota.
Factors limitants als ecosistemes aquàtics
1.- La llum: la intensitat de la llum disminueix de manera geomètrica amb la profunditat de la
columna d’aigua. El descens és ràpid a l’aigua oceànica i inclús a l’aigua pura. Per aquest motiu
la fotosíntesi neta disminueix molt ràpidament en profunditat, ja que no arriba prou llum.
2.- Nutrients: la disponibilitat de nutrients i la producció primària també son directament
proporcionals als ecosistemes aquàtics. La fertilització fa augmentar molt ràpidament la
producció primària a llacs pobres en nutrients.
3.- Interacció entre llum i nutrients: hi ha una
marcada interacció entre la llum i els nutrients:
la producció primària neta (en blau) es menor
en sistemes oligotròfics, on hi ha menys
nutrients, però arriba a profunditats majors, ja
que la llum penetra més donada la menor
terbolesa de l’aigua.
En els llacs oligotròfics les aigues son clares, les
temperatures fredes i els sediments són
inorgànics. Els llargs eutròfics tenen molts
nutrients i abundant fitoplàncton a la part
superior, i sediments orgànics al fons.
4.- Corrents marines: les corrents marines alteren els patrons de producció primària, ja que
provoquen emergències de nutrients del fons que donen lloc a zones amb alta producció
planctònica.
5.- Herviboria: en ocasions, la producció primària neta disminueix molt per la depredació que
pateix per part del zooplancton.
ECOLOGIA
3r curs Biologia UAB
Producció secundària
La producció secundària d’un ecosistema és la
quantitat d’energia fixada per unitat de superfície (o
volum) i per unitat de temps, per part dels
productors secundaris (animals i alguns
microorganismes).
Entre diferents nivells tròfics:
Eficiència de consum: Els valors de l’eficiència de consum varien molt entre grups i dintre del
mateix grup, ja que depenen en gran part de l’ambient en el que es troben els animals
(recursos, competència, etc).
A. Consumit al nivell n/ PN al nivell n-1
Dintre de cada nivell tròfic:
Eficiència d’assimilació: Depèn principalment del nivell tròfic. Així, els hervíbors i
descomponedors tenen una eficiència d’assimilació més baixa que els carnívors ja que mengen
aliments molt diferents al seu organisme.
A. Assimilat al nivell n / A. Consumit al
nivell n
Eficiència de producció: aquesta eficiència depèn principalment del tipus d’animal. Gasten
molt més en respiració els endoterms i en menor grau els ectoderms que els invertebrats.
Producció del nivell n/ A. Assimilat al nivell n
El valor mitjà d’energia entre els diferents nivells tròfics està al voltant del 10%. La producció
secundària varia directament amb la producció primària, i indirectament amb tots els factors
que l’afecten.
Descomposició de la matèria orgànica
La descomposició de la matèria orgànica és la desintegració gradual de la matèria morta. És
efectuada per agents físics i biològics i culmina amb el trencament de les molècules orgàniques
donant lloc al CO2, agua i nutrients inorgànics.
Factors que afecten a la velocitat de descomposició:
1.- Temperatura: fa augmentar la taxa de descomposició. Per això els boscos tropicals tenen
una velocitat de descomposició molt més gran que els boscos temperats, encara que també hi
intervenen altres factors.
2.- Oxigenació: en condicions d’anòxia es redueix la velocitat de descomposició de la matèria
orgànica.
3.- Aigua (en medis terrestres). Com més aigua hi ha (en aquest cas mesurada com la taxa
d’evapotranspiració), la descomposició de la matèria organica és més ràpida.
4.- Contingut en lignina. El contingut en lignina i altres molecules poc degradables com la
suberina determina directament la velocitat de descomposició, sent inversament
proporcionals.
ECOLOGIA
3r curs Biologia UAB
5.- Duresa i continut en nitrogen de les fulles: la major duresa i contingut en nitrogen de les
fulles també fan augmentar la taxa de descomposició.
Organismes implicats en la descomposició de la matèria orgànica
Se’n distingeixen principalment dos grups: els descomponedors (inclor bacteris i fongs) i els
detritívors (inclou diferents grups d’invertebrats).
Fluxos d’energia a l’ecosistema
Transferència
d’energia entre
diferents nivells
tròfics
Via dels fitòfags i via dels descomponedors
La cadena tròfica dels herbívors comença pels
productors primaris, continua pels herbívors i
després pels carnívors. En canvi, la cadena tròfica
dels detritívors comença pels detritis, continua
pels descomponedors i després pels carnívors.
Aquestes dues cadenes tròfiques es relacionen
entre elles.
La importància de la via dels descomponedors és sempre major que la dels fitòfags.
Model complet de flux energètic en un ecosistema i diferents esquemes
ECOLOGIA
3r curs Biologia UAB
Cicles de nutrients a l’ecosistema
Els cicles de nutrients o biogeoquímics són sistemes en els que els nutrients es mouen de manera
més o menys cíclica entre diferents compartiments a diferents velocitats de flux de circulació de
nutrients.
Components dels cicles de nutrients
Diferents comonents dels cicles de nutrients en els ecosistemes
terrestres i aquàtics. S’indiquen les entrades en fletxes de color
blau i les sortides en color negre. Un exemple típic de cicle de
nutrients és el cicle de l’aigua. Se’n poden distingir dos tipus de
cicles de nutrients:
Cicles sedimentaris o locals: són aquells que operen dintre d’un
ecosistema. Corresponen sempre a elements poc mobils que normalment no es desplacen a
través de l’aire, com P, K, Ca, Mg, Mo, Mn o Fe. Un exemple és el cicle del fòsfor.
Cicles gasosos o globals: impliques intercanvis entre l’atmosfera i l’ecosistema. Corresponen a
elements volàtils que es desplacen a través de l’aire, com C, N, O o H. Un exemple és el cicle del
Nitrogen.
Efectes de les pertorbacions sobre els cicles de nutrients
Les pertorbacions alteren considerablement els cicles nutrients. Estudis realitzats en conques
experimentals mostren que la taxa total d’xportació de nutrients és 13 vegades superior a la
zona pertorbada que a la control. Hi ha dos fenòmens principals responsables d’això:
1.- L’enrome reducció de la superfície de transpiració, que fa que es dreni més aigua i les taxes
de lixiviació o rentat de nutrients siguin més altes.
2.- La ruptura del cicle de nutrients, que fa que es desconnecti la captació de nutrients per les
plantes amb la descomposició, de manera que els nutrients es renten amb l’aigua de drenatge.
ECOLOGIA
3r curs Biologia UAB
Exemple: concentració d’ions a l’aigua de sortida d’una conca control iuna conca deforestada
experimentalment a la zona de Hubbart Brook (EUA). Després de la deforestació la sortida de
nutrients de la conca deforestada és molt més alta que a la conca control.
CONCEPTES CLAU DEL TEMA
Els ecosistemes es caracteritzen per la biomassa, els fluxos d’energia i els cicles de nutrients.
La producció primària és l’energia captada pels productors primaris. Als ecosistemes
terrestres està limitada principalment per l’aigua, i als ecosistemes auàtics per la llum i els
nutrients.
La producció secundària varia directament amb la produccio primària. La transferència
d’energia entre diferents nivells tròfics és d’un 10%.
La importància de la via dels descomponedors és sempre molt més gran que la dels fitòfags.
Els nutrients circulen de manera cíclica pels diferents nivells tròfics. Si hi ha intercanvis o no
amb l’atmosfera es parla de cicles globals o locals, respectivament.
...