Tema 47 - Ecologia
-
Upload
juanjo-martin-cabrera -
Category
Documents
-
view
137 -
download
10
description
Transcript of Tema 47 - Ecologia
Tema 47Ecologia. Poblacions, comunitats i
ecosistemes. Dinàmica de les poblacions. Interaccions en
l’ecosistema. Relacions intra i interespecífiques.
1. Introducció.•Naixement de l’ecologia. Haeckel i Warming.• Parts de l’ecologia: autoecologia, dinàmica de poblacions i sinecologia.
2. Autoecologia• Factors limitants. València ecològica: espècies eurioiques i estenoiques.• Factors climàtics: temperatura, llum (energia, angle d’incidència, estratificació en l’aigua, durada diària, models de coloració), humitat.• Factors físics no climàtics; concentració d’oxigen, sals, pressió.
3. Dinàmica de poblacions.•Magnitud de la població. Taxes de natalitat i mortalitat: estratègies de la r i de la k. Taxes d’immigració i emigració. Taxa de creixement. Creixement exponencial i sigmoïdal. Resistència ambiental.• Fluctuacions. Extincions. Distribució d’edats a la població.
4. Sinecologia.•Relacions intraespecífiques: competència intraespecífica, associacions familiars, gregàries, colonials i estatals.•Relacions interespecífiques: competència interespecífica, depredació, comensalisme, mutualisme, parasitisme, inquilinisme, simbiosi, tanatocresi i forèsia.
Ecologia
Del grec oikos = lloc de residència i logos = ciència
Ernst Haeckel (1869) Eugenius Warming (1895)
ECOLOGIABranca de la biologia que
estudia les condicions d’existència dels éssers
vius i totes les interaccions que hi ha
tant entre els éssers vius com entre aquests i el medi físic on habiten.
AutoecologiaEstudia les interaccions d’una sola
espècie amb el medi físic. Els diferents límits de tolerància d’una espècie als canvis de determinats
factors del medi es poden determinar al laboratori, i els
resultats poden tenir una aplicació pràctica.
Dinàmica de poblacionsEstudia i descriu les variacions del nombre d’individus d’una espècie i
en cerca les causes.
SinecologiaAnalitza les relacions existents
entre individus d’especies diferents i entre aquests i el medi. És una de
les parts més complexes de l’ecologia a causa del gran nombre d’interaccions que hi ha entre els organismes en un medi natural.
Els organismes vius estan immersos en un entorn que, poc o molt, va canviant de característiques. Els elements del medi que quan canvien influeixen directament sobre els éssers vius s’anomenen factors ecològics, i tenen una gran influència sobre fenòmens
com el repartiment geogràfic de les diferents especies, la natalitat, la mortalitat, les migracions, l’aparició de modificacions
adaptatives, etc.
Autoecologia
Totes les especies estan capacitades per suportar variacions de les
característiques de l’ambient, però hi ha un marge de tolerància, per
damunt o per sota del qual l'espècie no pot sobreviure. Quan un aspecte determinat del medi aconsegueix
valors que cauen més enllà dels límits de tolerància d’una espècie, actua
com a factor limitant per a la supervivència d’aquesta espècie.
Amb l'estudi de la resposta de les diferents especies als
canvis del seu entorn sorgeix el concepte de
valència ecològica, que és la capacitat d’una
espècie d’habitar diferents medis, sotmesos a
modificacions més o menys importants dels seus factors
ecològics.
Euroica
Estenoica
Temperatura
Termòfils.
Criòfils
Chlamydomonas nivalis
Thermophilus aquaticus
Segons el seu comportament respecte de la temperatura, els organismes es
classifiquen en:
• Estenoterms. Suporten un marge de temperatura estret (organismes de medis molt estables climàticament,
com, per exemple, les selves tropicals)• Euriterms. Resisteixen àmplies
diferencies de temperatura. La majoria d’organismes que habiten les regions
temperades, amb grans variacions estacionals de temperatura, són
euriterms.
La temperatura també sembla influir en les dimensions dels
organismes. S’ha observat que cèl·lules iguals són més petites si es cultiven a temperatures
altes que si es cultiven a temperatures baixes,
probablement perquè en aquest últim cas el procés de divisió es retarda i les cèl·lules tenen uns
períodes G1 i G2 més llargs.
En els organismes pluricel·lulars, amb algunes excepcions, sembla que passa el mateix. Individus de la mateixa espècie tenen dimensions més grans en ambients més freds, encara que l’explicació, en aquest cas, l’hauríem de buscar en el fet que, en augmentar la relació volum/superfície, augmenta la
relació calor produït/calor dissipat.
En els animals homeoterms les
dimensions de les extremitats (orelles, cua, potes, etc.) es troben en
relació directa amb la temperatura i són, per
tant, petites en els ambients freds i més grans en els ambients
càlids.
Llum
L’arribada d’energia lumínica als organismes fotosintetitzadors és fonamental per al manteniment de la vida a la Terra. La
intensitat amb la qual la llum arriba als diferents medis influeix en el comportament de molts organismes. Per exemple, hi ha plantes
heliòfiles, que prefereixen llocs assolellats per créixer, i altres d’esciòfiles, que escullen zones ombrívoles. D’altra banda, hi ha
determinats moviments que les plantes i els animals fan guiats per les diferencies d’intensitat lumínica (fototropisme).
La durada diària de la il·luminació solar, que està en relació amb la latitud, sincronitza el ritme biològic intern de molts organismes. A
les latituds mitjanes i altes, la durada del dia, juntament amb la temperatura, indica a les plantes quan ha de començar la floració, o la
caiguda de les fulles, en el cas dels arbres caducifolis.
Els animals presenten diferents tipus de fotoreceptors (ulls dels vertebrats, ocels en diversos invertebrats, ulls compostos, etc.) i de pigments en relació amb les diferents intensitats lluminoses i, fins i
tot, amb la longitud d’ona (per exemple, els insectes detecten longitud d’ones imperceptibles per els humans).
Models de coloració
críptica
aposemàtica
mimètica o batesiana
Humitat relativa
És la relació, expressada en percentatge, entre la quantitat
de vapor d’aigua present a l’aire a una temperatura
determinada i la quantitat màxima que podria tenir en
aquesta mateixa temperatura. Indica, per tant, el volum
d’aigua que pot absorbir una massa d’aire en un moment
determinat, que, evidentment, influeix en el grau de
transpiració dels organismes.
100)(
tHsHa
Hr
Higròfils Hidròfits Xeròfits
Limitar l’evaporació superficial: aparició d’una cutícula impermeable, quitina o cera, mucositats dels cargols, presència
de plomes i pèl.
Evitar la pèrdua d’aigua per respiració: les superfícies respiratòries se situen a l’interior del cos (pulmons).
Protecció del mecanisme reproductor: fecundació interna; desenvolupament de l’embrió a l’interior d’un ou amb closca
impermeable o a l’interior del cos matern.
Modificació de l’aparell excretor per a minimitzar la pèrdua d’aigua: aparició de la nansa de Henle en els nefrons del
vertebrats aeris; producció d’excrecions sòlides en vertebrats adaptats a ambients molt secs (rèptils del desert).
Concentració d’oxigen
És un factor de limitació a molts medis aquàtics. Les aigües fredes
tenen tendència a estar més oxigenades que les càlides perquè la solubilitat dels gasos a l’aigua depèn de la temperatura. D’altra banda, al
fons dels llacs i els mars tancats, acostuma a haver-hi condicions
anaeròbies, és a dir, que són típicament pobres en oxigen, i per tant de difícil colonització per als
organismes superiors.
Salinitat
aigües dolces
aigües salabroses
aigües marines.
Homeosmòtics Poiquilosmòtics
Pressió
Dinàmica de poblacions
POBLACIÓNombre total d’individus d’una mateixa espècie que ocupa
una àrea determinada durant un període definit de temps. En tot cas, una població representa una part més o menys important del conjunt total d’individus que formen una
espècie.
Nombre total d’individus (N). A la pràctica, delimitar una població natural i comptar el nombre total d’individus que la componen sol ser bastant
difícil.
DensitatNombre d’individus per unitat de superfície (o de volum, als medis aquàtics). És un paràmetre més fàcil de mesurar al camp que l’anterior, ja que l’investigador pot escollir la superfície (o el volum) que li convingui. A partir de la
densitat es pot estimar el nombre total d’individus de la població, si coneixem l'àrea total de la seva distribució i si
aquesta és homogènia.
Magnitud de la població
Taxa de natalitat
Nombre de naixements per unitat de temps.
B = b · N
Taxa de mortalitat
Nombre d’individus de la població que moren per unitat de temps.
M = m · N
Taxes d’emigració i immigració
Reflecteixen, respectivament, el nombre d’individus que abandonen la població i el nombre d’individus que hi
ingressen procedents d’altres poblacions, en un període de temps determinat.
E = e · N
I = i · N
Variació del nombre d’individus en el temps
DN/Dt = B - M + I - E = (b · N) - (m · N) + (i · N) - (e · N)
Taxa de creixement
DN/Dt = B - M = (b · N)-(m · N)=(b-m) · N
b - m = r
DN / Dt = r · N
r: taxa de creixement o potencial biòtic de la població. Representa l’augment o la disminució del
nombre d’individus d’una població.
Creixement exponencial. Una població que tingués un creixement ajustat a l'última equació augmentaria de la manera que s’indica a
la gràfica adjunta. Aquest tipus de creixement s’anomena exponencial. La corba exponencial pressuposa un creixement
il·limitat de la població.
Creixement en corba sigmoïdal. En realitat el creixement d’una població s’assembla més a una corba de tipus sigmoïdal.
DN / Dt = r · N · (K - N/K)
K és el valor màxim que pot tenir N, i ve determinat per la màxima capacitat del medi per suportar la població.
Resistència ambiental. L’expressió K - N/K s’anomena factor de resistència
ambiental.
Quan el nombre d’individus N és petit, K - N/K té un valor pròxim a un, i la població creix de manera exponencial (correspon a la
primera part de la corba).
Quan N augmenta, K - N/K es va aproximant a zero, per la qual cosa, a la segona part de la corba o part asimptòtica, el
creixement es fa més lent fins que s’atura, quan el valor de N s’aproxima molt al de K.
La part exponencial de la corba sigmoïdal representa un tipus de creixement poblacional típic de la colonització d’un medi verge per un organisme. La part asimptòtica correspon, en canvi, al
període d’estabilització de la població.
Estratègies reproductores.
Espècies amb estratègia de la r: produeixen un gran nombre de
descendents, però com que tenen taxes de mortalitat juvenil molt elevades, les possibilitats que arribin a adults són petites. En
canvi, les poblacions són capaces de recuperar-se ràpidament a
partir de pocs individus supervivents.
Espècies amb estratègia de la K: tenen pocs descendents, però la majoria arriben a l'edat adulta i,
de mitjana, cada individu viu molts més anys que a les espècies anteriors. En cas d’una disminució dràstica del nombre d’individus, les poblacions es recuperen més
lentament.
Fluctuacions
En molts casos la realitat no s’ajusta exactament als models matemàtics vistos fins ara i es freqüent observar oscil·lacions
cícliques en el nombre d’individus.Quan les variacions a tots dos costats de la línia asimptòtica es reprodueixen cíclicament s’anomenen fluctuacions cícliques.
Extincions
Es produeix l'extinció d’una població quan el nombre d’individus decreix fins a zero. Les causes més freqüents són l'esgotament de
la capacitat de suport del medi o, en el cas de les poblacions sotmeses a explotació humana, la sobrexplotació.
Distribució d’edats
Sinecologia
Competència intraespecífica
Interacció entre individus de la mateixa espècie, provocada
per la necessitat comuna d’un recurs limitat, que condueix a
la reducció de la supervivència, del creixement i/o de la
reproducció dels individus competidors. A mesura que
augmenta el nombre d’individus la disponibilitat de
recursos és menor, pel que l’obtenció de la mateixa
quantitat de recursos requereix una major despesa energètica
que quan hi ha menys individus. Això es tradueix que l’individu, si és que sobreviu,
tindrà en definitiva menys energia per al seu desenvolupament i
reproducció.
Associacions familiars
Individus que es mantenen units per raó de parentiu. Les relacions fonamentals dintre d’elles són la reproducció i la
cura de la prole. El model més senzill, és la família parental monògama que consta d’una
parella d’individus reproductors de diferent sexe i la seva
descendència (àguiles, llops, coloms). Altres tipus de
poblacions familiars són la parental polígama, formada pel mascle, diverses femelles i la
prole (cérvols, goril·les, gallines); la poliàndrica,
formada per una femella i diversos mascles (aufrany); la
matriarcal, integrada per la femella i la prole (aràcnids, escorpins, rosegadors,...), la filial, integrada només per la
prole (peixos), etc.
Associacions gregàries
Formades per individus entre els quals no existeix
necessàriament relació de parentiu. Les principals
condicions que es donen entre elles són la protecció mútua enfront dels depredadors,
l’orientació en les migracions i la recerca d’aliment. Són
exemples d’aquest tipus de poblacions els estols d’aus
(estornells, orenetes), els bancs de peixos (sardines, tonyines, etc.), els ramats de mamífers
(herbívors), etc.
Associacions estatals
Integrades per individus agrupats en castes entre les quals existeix una divisió del
treball, que implica una diferenciació anatòmica: així
uns s’encarreguen de la defensa, altres de la recerca de
l’aliment i altres de la reproducció. Un individu aïllat
de la resta de la població no pot sobreviure. Formen aquest tipus
de poblacions els insectes socials (formigues, abelles,
tèrmits, etc.).
Associacions familiars
Individus que es mantenen units per raó de parentiu. Les relacions fonamentals dintre d’elles són la reproducció i la
cura de la prole. El model més senzill, és la família parental monògama que consta d’una
parella d’individus reproductors de diferent sexe i la seva
descendència (àguiles, llops, coloms). Altres tipus de
poblacions familiars són la parental polígama, formada pel mascle, diverses femelles i la
prole (cérvols, goril·les, gallines); la poliàndrica,
formada per una femella i diversos mascles (aufrany); la
matriarcal, integrada per la femella i la prole (aràcnids, escorpins, rosegadors,...), la filial, integrada només per la
prole (peixos), etc.
Associacions colonials
Els individus que les integren estan units físicament, formant un organisme comú. S’originen per la reproducció asexual d’un progenitor comú. Poden ser tots
iguals (colònia homomorfa), com les madrèpores, corall vermell, etc., o presentar
diferències morfològiques i fisiològiques (heteromorfes). En aquest últim cas, les colònies
presenten divisió del treball: hi ha individus caçadors,
reproductors, etc. Els coralls i sifonòfors (Cnidaris o
Celenterats) i l’alga Vòlvox són organismes colonials.
Competència interespecífica
Els individus d’una espècie experimenten una disminució de la
supervivència, la fecunditat o el creixement, com a conseqüència de l’explotació dels recursos limitats, pels individus d’altra espècie. Si bé
les dues espècies resulten perjudicades una ho és més que
l’altra, podent arribar a desaparèixer. Amb freqüència els factors
ambientals poden canviar el signe de la competència interespecífica. En la
naturalesa es pot arribar a una coexistència. Això te lloc quan les condicions ambientals fluctuen,
desplaçant l’equilibri cap a una o altra espècie i també quan els
requeriments d’ambdues espècies no són exactament els mateixos o no
coincideixen en el temps.
Mutualisme
En aquest tipus de relació hi ha un cert benefici mutu per a les dues especies associades. Per exemple, els peixos netejadors, que
consumeixen els residus de menjar que queden a la boca, les escates i els paràsits externs del patró i d’aquesta manera contribueixen al seu
sanejament general.
Comensalisme
Les espècies comensals s’aprofiten del sobrant del menjar del patró, com també de les mudes, descamacions, etc... El patró no en surt
beneficiat ni perjudicat.
Depredació
És una relació en la qual un organisme viu (presa) és matat i consumit total o parcialment per un altre.
Predadors veritables Herbívors
Defenses físiques Defenses químiques
Defenses etològiques
Parasitisme
Es pot considerar el paràsit com un depredador molt especialitzat, que depèn completament d’un o més hostes als quals no provoca la mort,
almenys d’una manera immediata. Com que depèn alimentàriament de l'hoste, el paràsit només té ben desenvolupats el sistema reproductor i
els òrgans de fixació.
Inquilinisme
Relació entre dos organismes en què un s’aixopluga dins d’un altre sense perjudicar-lo.
Simbiosi
Associació d’organismes que ha arribat a ser tant estreta que els dos organismes ja no poden viure separats. És el cas dels líquens, simbiosi
d’una alga unicel·lular i un fong, o dels bacteris que digereixen la cel·lulosa de l'estómac de molts fitòfags. És freqüent que entre
simbionts, igual que entre el paràsit i el seu host, hi hagi fenòmens de coevolució.
Tanatocresi
Utilització de cadàvers, residus esquelètics, etc., d’altres especies amb finalitats no alimentàries. Amb aquests residus es poden construïr refugis (closques de mol·luscos amb bernats ermitans, tubs fets de
trossos de branques per larves aquàtiques d’insectes) o fer-se servir de manera diferent (alguns animals marins aprofiten per a defensar-se les
cèl·lules urticants dels celenterats).
Forèsia
El patró actua com a agent de transport o disseminació de l'espècie (llavors de plantes transportadores als intestins dels ocells, etc.). Així,
els insectes voladors poden dur d’un lloc a un altre nematodes i formes larvàries o juvenils d’àcars i d’altres insectes, mentre que els polls són transportats per mosquits. El transport de pol·len, de fruits i de llavors
per part d’organismes es pot considerar una forma de forèsia.