¡Descarga Apuntes sobre la Biosfera y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!
Tema 1 LA BIOSFERA
ECOLOGIA
1869! Ernist Haeckel proposà aquesta paraula.
1900! neix com una disciplina formant part de les ciències biològiques.
Ecologia: branca de la biologia q. estudia les interaccions dels éssers vius entre ells í amb el medi físic en q. viuen.
Autoecologia: estudia els éssers vius considerats individualment tenint en compte les seves necessitats i reaccions i també la influencia q. els factors del medi exerceixen damunt d'ells.
Sinecologia: estudia les interrelacions entre comunitats.
Ecosistema: format x un medi físic (biòtop) i tots els organismes (biocinosi) q. hi viuen.
1.1 CARACTERISTIQUES GENERALS DE LA BIOSFERA
La biosfera és el conjunt d'éssers vius q. habiten la Terra, tant a l'atmosfera, la litosfera, i la hidrosfera.
No és una capa contínua de matèria viva, sinó q. es quantificada i conté individus q. pertanyen a espècies diferents.
La zona de la Terra q. forma la biosfera té un gruix molt petit i oscil·la entre unes desenes de metres d'altitud, a les zones continentals i unes desenes de metres de fondària a les zones aquàtiques.
A la superfície terrestre la vida ocupa pràcticament tots els ambients possibles. Així les plantes es troben fins a mes de 6.000 m d'alçada i no arriben més amunt perquè no hi ha aigua líquida ni concentració suficient de C02.
Els animals tenen una capacitat de colonització mes gran q. els vegetals. Es troben fins a les màximes altituds possibles i també les trobem a les màximes profunditats
A grans àrees de la superfície terrestre, la vida es molt escassa, com als fons abissals dels oceans o les zones desèrtiques dels continents. La major part de vida és a 200 m. sobre el mar i 200 m. sota el mar.
La biomassa es troba concentrada en altituds poc allunyades del nivell del mar.
La variació de condicions en q. es troben els organismes oscil·la entre límits molt amples de pressió i de temperatura.
La biosfera es inexistent als altres planetes del Sistema Solar, és exclusiva de la Terra degut a q. aquí es donen una sèrie de condicions q. no es donen als altres planetes, com la temperatura de la superfície o la presència de grans masses d'aigua liquida, la composició de l'atmosfera...
S'ha calculat q. la massa de tots els éssers vius q. formen la biosfera distribuïts de forma homogènia damunt la superfície del planeta constituiria una capa amb un gruix no superior a 1 cm.
Les característiques físiques de la biosfera depenen, en part, dels ésser vius q. hi viuen.
HIPOTESI DE GAIA
James Lovelock deia q. bona part de les característiques físiques i químiques del planeta estan determinades x l'activitat dels éssers vius. Diu q. hi ha una autorregulació de la biosfera q. permetrà q. aquesta no es degradi tan ràpidament.
• LA CLASSIFICACIÓ DELS ORGANISMES
Al 1962, Whittaker proposà la classificació del organismes en cinc regnes:
Els criteris de classificació es basen en l'organització i estructura cel·lular.
Procariota No tenen membrana nuclear, no tenen el
MP nucli diferenciat.
! Monera bacteris
algues blaves (cianobacteris)
ADN
No tenen orgànuls cel·lulars, només ribosomes. Són les cèl·lules més senzilles i antigues. Les restes més antigues tenen més de 3500 milions d'anys.
Eucariota Tenen el material genètic separat del citoplasma x una membrana nuclear. Tenen diferenciat el nucli i presenten molts orgànuls cel·lulars. Daten d'uns
d'uns 1400 milions d'anys.
ADN
unicel·lulars Protoctists (alguns fongs)
Fongs
MN Pluricel·lulars Metafites
Metazous
REGNE DELS MONERES
Constituït x organismes procariotes unicel·lulars o colonials. Comprèn dos grups: els bacteris i el cianobacteris. El material genètic és ADN i està format x un sol cromosoma de forma circular q. no es troba separat del citoplasma x cap membrana. Ocupa una zona del citoplasma anomenada nucleòide. Dispersos pel citoplasma s'hi troben els únics orgànuls q. tenen q. són els ribosomes i algunes substàncies de reserva q. poden ser polisacàrids, greixos, polifosfats i sofre. La membrana plasmàtica conté els enzims necessaris x l'obtenció d'energia.
En els moneres q. fan la fotosíntesi la membrana plasmàtica presenta nombrosos replecs q. contenen els
Tots els animals tenen cèl·lules especialitzades i diferenciades q. formen teixits q. s'agrupen formant òrgans , i aquests últims s'agrupen en aparells o sistemes x a realitzar les diferents funcions vitals.
• ELS FACTORS AMBIENTALS I ELS ORGANISMES
Els organismes vius estan immersos en un entorn q. va canviant de característiques. Els elements del medi q. quan canvien influeixen directament sobre els éssers vius s'anomenen factors ambientals.
Els factors ambientals tenen una gran influència sobre fenòmens com el repartiment geogràfic de les diferents espècies, sobre la natalitat, mortalitat, migracions, l'aparició de modificacions adaptatives... Els principals factors ambientals (=factors abiòtics) q. considerem en un ecosistema són: la llum, la temperatura, la humitat, la pressió i la salinitat.
Tots els organismes estan capacitats x suportar variacions de les característiques de l'ambient, però hi ha uns límits de tolerància x sobre o x sota dels quals, una espècie no pot sobreviure.
S'anomena amplitud de tolerància a la diferència entre el valor màxim i mínim d'un determinat factor ambiental.
Quan un factor ambiental sobrepassa l'amplitud de tolerància d'un individu diem q. és un factor limitant x la supervivència d'aquesta espècie. Tot i q. molts organismes tenen amples límits de tolerància sempre demostren preferència x uns marges de condicions ambientals més estrets, dins dels quals troben les condicions òptimes x al seu bon funcionament.
Tot i això, quan unes determinades condicions del medi, principalment les climàtiques, varien molt lentament, els organismes son capaços d'anar−s'hi acostumant x un procés anomenat d'aclimatació.
Temperatura
Factors climàtics llum
humitat
pressió
02
del medi aquàtic
salinitat
Factors no climàtics humitat
textura
del sòl pH
aireig
LA LLUM
És un factor amb una gran influència en la distribució dels productors primaris.
La intensitat amb la qual la llum arriba als diferents medis influeix en el comportament de molts organismes. En el medi terrestre considerem q. hi ha dos tipus de plantes:
− les fotòfiles (= heliòfiles)
− les escròfiles
Les plantes fotòfiles estan adaptades a viure en ambients amb molta llum i les escròfiles estan adaptades a ambients ombrívols.
En un altre nivell la llum afecta profundament al cicle i la conducta dels organismes. Anomenem fotoperíode al lapse diari en q. tant plantes com animals viuen il·luminats.
En les regions no−equatorials la diferent durada del dia i de la nit segons 1 època de l'any determina molts fenòmens com ara la floració, la caiguda de les fulles o la germinació.
Podem dir doncs q. el nombre d'hores diàries de llum és el calendari del q. se serveixen la majoria de plantes.
En els animals, el fotoperíode influeix en la seva activitat. També influeix en moltes de les seves funcions vitals.
En el medi aquàtic, la llum es el principal factor limitant del productors primaris. x això les plantes no poden viure a profunditats superiors a unes dotzenes de metres perquè la llum no penetra mes avall.
En el medi aquàtic podem distingir dues zones:
− zona superior il·luminada (= fótica) on es por produir la fotosíntesi.
− zona inferior no il·luminada (=afótica) on no pot tenir lloc la fotosíntesi.
X això, cadascuna d'aquestes zones té les seves poblacions d'organismes característiques.
Altres característiques dels organismes com, x exemple, els diferents models de coloració q. tenen unes funcions o altres segons del espècies també depenen directament de la presència de llum al medi.
LA TEMPERATURA
Depèn de:
− l'estació de l'any
− l'altitud
− la latitud
La vida activa es possible en un ampli interval de temperatura: 2 − 3 ºC sota zero! 50º
Quan es superen aquestes temperatures es por produir la mort x congelació o x desnaturalització de les proteïnes.
L'amplitud tèrmica (diferència entre la temperatura màxima i la mínima) q. suporten els organismes terrestres es mes gran q. la dels altres.
- Plantes xeròfiles: plantes q. viuen en ambients secs.
Els animals presenten nombroses adaptacions x evitar pèrdues d'aigua:
- Un tegument més o menys gruixut.
- Tegument protegit x quitina.
- Formacions epidèrmiques com els pèls i les plomes.
- Fecundació interna.
- Producció de secrecions mucoses.
- Adaptació del cicle biològic a l'estació seca.
LA PRESSIÓ
Cal diferenciar la pressió atmosfèrica (pressió de l'aire) i la pressió hidrostàtica (pressió de l'aigua).
Atmosfèrica! Medi terrestre
− 760 m Hg = 1 atm − 6000 m! 368 m Hg
Pressió
Hidrostàtica! Medi aquàtic
Cada 10 cm la pressió augmenta 1 atm.
LA SALINITAT DEL MEDI AQUÀTIC
La salinitat de l'aigua és la concentració de sals dissoltes. S'expressa en g/l.
Els anions més importants: Cl −, NO3 −, HCO3 −, SO4 =, PO4 −
Entre els cations més importants : Na+, K+, Ca +2, Mg +2.
Hi ha tres tipus de medis aquàtics, amb diferents salinitats:
- Salobroses (valors intermedis).
- Dolces (salinitat 60 − 200 mg/l).
- Marines (" 35 g/l).
Tots els organismes q. hi viuen en el medi aquàtic han de tenir un equilibri hosmòtic , q. és l'equilibri existent entre el medi extern i intern.
Els organismes eurihalins són aquells q. poden regular la concentració salina des seu medi intern i, x tant, poden adaptar−se amb facilitat a un ampli marge de salinitat. Ex; Majoria de peixos (salmó)
Els organismes esterohalins no tenen capacitat x regular la salinitat del seu medi intern i, x tant, només poden viure en medis amb una salinitat determinada.
CONCENTRACIÓ D'
És molt limitant a molts medis aquàtics. Les aigües fredes tenen tendència a estar més oxigenades q. les càlides. L'oxigen dissolt prové de l'atmosfera. A les parts més fondes i els mars tancats, es produeixen
condicions anaeròbiques, pobres en oxigen, x tant, de difícil colonització x als organismes.
FACTORS FÍSICS DEL SÒL
El sòl és una estructura convexa q. té una gran dependència del clima, l'aireig, la salinitat, el pH, etc. Tenen una influència molt gran sobre el tipus de comunitat q. hi pot viure.
1.4 ELS CICLES DE LA MATÈRIA I EL FLUX DE L'ENERGIA
• CONCEPTES DE POBLACIÓ, COMUNITAT, BIÒTOP, HÀBITAT I NÍNXOL ECOLÒGIC
Una població és el conjunt d'organismes de la mateixa espècie q. ocupen un determinat espai durant un període de temps definit. Ex; el pins, els esquirols, els matolls...
La comunitat (=biocenosi) és un conjunt d'organismes q. viuen en una zona determinada en un temps definit. Conjunt de poblacions. Ex; un bosc.
El biòtop és el medi físic en el q. viu una comunitat. Ex; el bosc! biòtops: l'aire, el sòl, l'aigua (si hi ha).
L' habitat és el conjunt de biòtops on pot viure un organisme. Ex; el desert.
El nínxol ecològic és la funció q. fa un organisme dins del seu habitat q. ve determinada x l'aliment, la manera com l'obté, on s'ho menja, com s'ho menja, com construeix el seu niu... Ex; el gat Montés viu al bosc, el nínxol ecològic és q. és un caçador nocturn de rosegadors.
Interaccions entre els organismes als ecosistemes
Un ecosistema es pot considerar la suma del biòtop i la biocenosi.
Les relacions interespecífiques es donen entre espècies diferents.
La depredació (=predació) és la relació de captura i mort q. exerceixen uns individus anomenats depredadors sobre uns altres anomenats preses. Els depredadors presenten adaptacions x la captura de les preses, i aquestes presenten adaptacions x a la defensa o x ala fugida. En el procés de depredació es produeix un flux unidireccional d'energia q. va en el sentit presa−depredador. Els depredadors controlen les poblacions de preses, així com les preses controlen les poblacions de depredadors.
Quan s'introdueix en una comunitat un nou depredador, el sistema es desequilibra fins q., al cap d'un temps es torna a aconseguir una nova situació d'equilibri.
La competència és la demanda activa x part d'individus de diferent espècie però del mateix nivell tròfic, d'un recurs comú q. pot ser limitant. La competència ha tingut una gran importància en l'evolució de les espècies ja q. ha estat un factor de selecció natural. Hi ha dos tipus de competència:
Per interferència : parlem d'aquesta quan un individu fa una activitat que, indirectament, limita l'excés del competidor, al recurs comú. P.E; alguns ocells competeixen entre si l'anomenat territorialisme, doncs viuen en alguns forats i així impedeixen q. ho facin uns altres.
- Per explotació : té lloc quan diverses espècies tenen accés, al mateix temps, al mateix recurs. P.E; les
Per ex. els herbívors són el nivell tròfic dos perquè s'han produït dues transferències d'energia:
Sol! planta
Planta! herbívor
Moltes, vegades un determinat animal menja en més d'un nivell tròfic. X exemple, el tritó menja cap−grossos (herbívors) i gambússies (carnívors). Així mateix una determinada espècie pot ser menjada x diferents depredadors. Els cap−grossos x ex., són menjats x diferents depredadors: els escarabats aquàtics i els tritons. És x això q. es comprova q. en realitat, més q. cadenes tròfiques, el q. hi ha són xarxes tròfiques en les q. s'indiquen totes les relacions alimentàries possibles.
Quan un animal d'un determinat nivell tròfic té menjar abundant, pot fer créixer més cries, en canvi, si l'aliment escasseja, disminueix el nombre de cries i a la vegada augmenta el nombre d'éssers vius del nivell tròfic ante-rior.
Les variacions en les poblacions (depredador − presa) es donen contínuament. Mentre es mantingui l'equilibri no hi ha perill de desaparició de cap espècie. L'equilibri es trenca quan hi ha una alteració d'origen extern (per ex. eliminació d'una de les espècies de la xarxa).
LA MATÈRIA I L'ENERGIA A L'ECOSISTEMA
L'energia disponible x a l'ecosistema continguda en la matèria orgànica és energia solar q. ha estat captada pels productors. Al llarg de la cadena alimentària l'energia disponible x cada nivell disminueix.
La disminució es produeix x les activitats pròpies dels éssers vius; moure's, caçar, etc., és a dir, activitats q. tenen com a finalitat el propi manteniment i la reproducció. Tots els éssers vius poden obtenir l'energia necessària pel metabolisme de l'ATP, q. s'obté a partir de matèria orgànica transformant−la en el procés de la respiració cel·lular.
L'energia travessa l'ecosistema descrivint un flux.
Els éssers vius, segons com utilitzin l'energia, desenvolupen un paper o un altre en l'ecosistema. Els productors formen matèria orgànica a partir d ela matèria inorgànica. En aquesta reacció s'utilitza l'energia solar en forma d'energia química en els enllaços de les molècules de matèria orgànica sintetitzada. Les plantes quan fan la fotosíntesi agafen el CO2 de l'atmosfera, l'aigua i diversos elements químics del sòl x formar matèria orgànica.
Els consumidors primaris o herbívors aprofiten l'energia absorbida en la fotosíntesi pels productors. S'alimenten de la matèria orgànica q. constitueix el cos dels productors. Els consumidors secundaris o carnívors aprofiten l'energia dels consumidors primaris lligada a la matèria orgànica q. constitueix el seu cos.
Els organismes omnívors, segons la seva dieta, actuen com a consumidors primaris o com a consumidors secundaris.
Els descomponedors (bacteris i fongs) descomponen químicament les restes orgàniques d'altres organismes transformant la matèria orgànica en inorgànica, és a dir, la mineralitzen.
• ELS CICLES DE LA MATÈRIA
La matèria no es consumeix en els ecosistemes, té un camí cíclic a través dels éssers vius. Això és així perquè les pèrdues de matèria produïdes x un ús poc eficient d'aquesta o pels productors d'elements rebutjables no
representen una pèrdua neta x a la comunitat.
Les matèries rebutjables en forma oxidada (com el CO2, el NO3¯, o el SO4=) són utilitzades pels organismes productors de tipus fotosintètic, i les formes reduïdes (com el NH3, el H2S o el CH4) les utilitzen els éssers quimiosintètics, en alguns casos, també productors.
Així doncs, la matèria circula entre els organismes i el medi físic, d'aquí q. considerem la presència de cicles bioquímics a l'hora d'estudiar els principals bioelements.
Analitzarem tres cicles importants x al funcionament dels ecosistemes: el cicle del carboni, el del nitrogen i el del fòsfor.
CICLE DEL CARBONI
És component clau de totes les nostres molècules.
Es troba a l'atmosfera. La reserva principal de carboni es presenta en forma oxidada, com a diòxid de carboni (CO2) o com a carbonat (CO3=) o bicarbonat (HCO3¯) dissolt en l'aigua, formant part de les roques carbonatades a la litosfera o de forma totalment o parcialment reduïda als combustibles fòssils: carbó i petroli.
El procés fotosintètic és la via més important x obtenir carboni d'aquestes reserves. Des d'organismes fotosintètics passa a la resta dels organismes. Cal q. hi hagi mecanismes importants de recuperació de CO2 x mantenir l'equilibri.
Els mecanismes són la respiració de les plantes i els animals i el CO2 q. produeixen diversos microorganismes en processos de fermentació i putrefacció.
Hi ha també processos q. sostreuen el carboni del cicle i provoquen l'acumulació del bioelement sota la forma de carbó, petroli o gas. Hi ha també mecanismes q. retiren el carboni del cicle, com és el cas dels esculls coral·lins de les aigües tropicals, compostos de carbonats dipositats x algues i animals.
CICLE DEL NITROGEN
La principal reserva de nitrogen és l'atmosfera. No pot ser utilitzat directament pels éssers vius, amb excepció dels cianobacteris i diversos bacteris aerobis o anaerobis del sòl.
Algunes plantes poden utilitzar directament el nitrogen atmosfèric gràcies a la simbiosi amb alguns bacteris del gènere Rhizobium , la majoria prenen nitrogen en forma de nitrats (NO3¯) o en forma d'amoni (NH4+).
Les plantes aporten els metabòlics orgànics nitrogenats als animals, en forma d'aminoàcids (proteïnes), o com a bases nitrogenades, elements constitutius essencials de coenzims i àcids nuclèics.
Els organismes actuen sobre les dejeccions i les despulles de les plantes i els animals morts, i produeixen, com a resultat de les putrefaccions (descomposició proteica), amoníac. Aquest és oxidat en reaccions successives, primer a nitrit x les Nitrosomonas i, posteriorment, a nitrat, pel Nitrobacter. Amb aquesta forma el nitrogen torna a estar en condicions de ser absorbit x les plantes.
Hi ha bacteris desnitrificants, q. converteixen els nitrats i nitrits en nitrogen gasós N2 q. torna a l'atmosfera.
Als oceans, els cossos dels organismes morts es descomponen totalment en arribar al fons i les aigües superficials, on es fa la fotosíntesi, es van empobrint progressivament en nitrogen, a diferència del fons marí. Això explica la productivitat tan baixa dels mars oberts. Els compostos nitrogenats solen ser el factor limitant
• ECOSISTEMES TERRESTRES I ECOSISTEMES MARINS
El marc físic dels ecosistemes aquàtics és un medi líquid amb una major o menor quantitat de sals i gasos dissolts.
El medi líquid condiciona la vida dels organismes i el funcionament dels ecosistemes d'una manera totalment diferent a com ho pugui fer un medi "aeri".
Els organismes aquàtics no tenen problema x assegurar la hidratació contínua de les seves cèl·lules, principal obstacle q. s'oposa a la colonització dels medis terrestres. Hi ha poc oxigen dissolt a l'aigua i l'activitat dels organismes pot veure's limitada x l'escassetat d'oxigen. Aquest és un problema q. no existeix en el medi aeri.
ECOSISTEMES AQUÀTICS
Hi ha una estratificació q. depèn de la llum , la temperatura i la densitat de l'aigua.
La capa superior, la capa de mescla , és la zona d'aigua on el vent origina la formació de remolins i homogeinitza la zona; és la q. està més ben il·luminada (es troba dins de la zona fòtica) i conté poblacions grans d'organismes aquàtics.
Més avall hi ha la capa termoclina , on la temperatura baixa bruscament, actua de barrera en la distribució vertical de molts organismes.
Per sota la llum disminueix ràpidament i passem a la zona afòtica. Entre els 100 i 200 metres. La fauna s'alimenta dels detritus q. cauen de la zona superior, i q., al seu torn, serveix d'aliment als depredadors.
Els detritus se sedimenten al fons i es formen comunitats d'organismes q. s'hi arrosseguen o hi excaven, detritívors o q. s'alimenten de preses vives. Aquesta és la zona bentònica.
- Comunitats dels ecosistemes marins
Organismes pelàgics, q. viuen independentment del fons, suspesos a l'aigua, són el plàncton i el nècton i els organismes bentònics o bentos , q. viuen al fons, fixos o desplaçant−s'hi.
El plàncton
Comunitat biòtica formada pels organismes q. viuen en suspensió a les capes superficials de les aigües. Es mouen de forma passiva a causa dels corrents marins i dels vents. Són organismes de vida curta, molt prolífics i poc especialitzats, i amb sistemes d'alimentació automàtics com la filtració.
El plàncton està format x: el fitoplàncton , constituït x algues unicel·lulars, i el zooplàncton o fracció animal.
El fitoplàncton és el q. duu a terme la major part de la producció primària al medi marí.
Les algues planctòniques poden ser lliures o poden formar colònies. Són cosmopolites i tenen unes àrees de distribució molt grans. La major part de l'energia q. entra en els ecosistemes oceànics ho fa a través d'aquestes.
Els productors primaris terrestres utilitzen bona part de l'energia x crear estructures (arrels...) necessàries x mantenir−se vius, les algues, amb molt poca complexitat estructural, fan servir l'energia captada en una contínua reproducció.
Els factors limitants en la renovació de les algues: disponibilitat de nutrients i de llum.
Al zooplàncton hi ha grups d'invertebrats, uns en formes larvàries i d'adults.
Els animals més abundants són els crustacis , els copèpodes. Els invertebrats bentònics tenen larves q. viuen al zooplàncton, com els equinoderms , els celenteris , nombrosos mol·luscs , etc...
Els organismes q. el formen poden ser fitòfags, carnívors i omnívors.
El nécton
Conjunt d'organismes q. poden desplaçar−se independentment dels moviments de les aigües.
Peixos i els cefalòpodes , alguns rèptils , com la tortuga marina , i els mamífers de l'ordre dels cetacis , com els balenes , els dofins , les orques ...
El bentos
Conjunt d'organismes q. viuen en el fons marí, fixos (sèssils), desplaçant−se x la superfície (vàgils) o adherits al substrat.
Els organismes bentònics solen ser filtradors o bé s'alimenten de sediments.
El bentos vegetal és format x algues i x fanerògames marines com Posidonia i Zostera , q. formen alguers, herbassars q. ocupen els fons litorals situats entre 10 i 30 metres de fondària. Porta a terme una producció primària q. representa del 3% al 5% de la producció primària global de l'oceà. Les algues bentòniques es troben des d'uns decímetres x sobre del nivell del mar fins a profunditats d'algunes desenes de metres. En la seva distribució es pot distingir la zonació següent:
Estatge supralitoral, ocupat pels organismes q. no necessiten estar submergits i q. en tenen prou amb l'aigua q. els arriba dels esquitxos de les onades; l'amplitud varia entre 30 cm. x sobre del nivell de l'aigua i uns 4 o 5 metres en les zones més batudes x les onades.
Estatge mediolitoral, poblat pels organismes q. requereixen o toleren la immersió, però q. no poden viure permanentment submergits.
Estatge infralitoral, el límit inferior del qual està marcat x la desaparició de les fanerògames marines i q. oscil·la entre 15 i 40 metres de fondària.
Estatge circatorial , o zona molt poc il·luminada, q. s'estén fins a fondàries on ja no és possible la vida vegetal.
Per sota només es troben comunitats d'organismes heteròtrofs i descomponedors q. en bona part es nodreixen dels excessos de producció de les zones superiors.
- Funcionament dels ecosistemes marins
Els oceans i mars ocupen les dues terceres parts de la superfície del planeta, amb profunditat mitjana d'uns 4.000 m.
La producció dels ecosistemes marins és tres vegades menor q. la dels ecosistemes terrestres.
La producció primària al mar només és possible en les primeres desenes de metres de fondària, a la zona fòtica.
Les restes i parts mortes dels vegetals i dels animals es reciclen en el gruix del sòl, d'un metre. Allí la circulació de l'aigua en el sòl i les arrels permet el retorn, relativament ràpid, dels bioelements.
• ELS ECOSISTEMES I EL TEMPS
Cada comunitat és el resultat d'un procés històric. Un lloc prèviament desocupat haurà estat envaït x certes espècies, q. després hauran estat substituïdes x unes altres.
L'estat actual del medi (sòl, microclima...) ve determinat x factors com el clima la na-turalesa de la roca mare, i x factors biològics lligats als conjunts d'espècies q. han ocupat l'indret en diversos períodes.
Suposem q. durant els centenars o milers d'anys q. pot durar aquesta evolució, a aquest procés s'hi van incorporant animals, herbívors o detritívors al començament, i bacteris. Observaríem un canvi constant en la composició, podríem delimitar una sèrie d'etapes atenent als canvis en les espècies dominants o a la forma de la vegetació.
A cada etapa tenim una comunitat diferent.
Successió: procés pel qual es passa d'una fase a l'altra fins a arribar a una fase d'una relativa estabilitat.
Successió primària x oposició a les secundàries : es produeixen quan, després de talar un bosc, o un incendi, s'abandona el terreny perquè la vegetació s'hi pugui tornar a instal·lar. No repeteixen necessàriament la mateixa sèrie q. es va produir a la primària, perquè pot ser q. el medi no hagi estat totalment modificat.
La successió tendeix a un límit, en l'estat final en equilibri amb el medi exterior i estabilitzat interiorment: les proporcions de les diferents espècies es conserven al llarg del temps, el re-ciclatge dels elements nutritius funciona amb regularitat, la bio-massa total és aproximadament constant... Aquest estadi final hipotètic és anomenat clímax.
Durant la successió hi ha una modificació de les característiques estructurals i funcionals dels ecosistemes. Les variacions en el nombre d'espècies i en el nombre d'individus es manifesten en un canvi en la diversitat. Canvi beneficiós.
La quantitat de nivells tròfics augmenta i el nombre de nínxols corresponents a cada nivell.
La diversificació va acompanyada d'una explotació més completa dels recursos existents en el medi.
Si part d'aquests recursos queda x utilitzar es podrà dir q. hi ha buits en la comunitat, nínxols ecològics no ocupats. L'espècie capaç de fer servir aquests recursos no trobarà competència.
Alhora q. es diversifica, l'ecosistema augmenta la seva biomassa.
Una gran part de l'augment de biomassa es fa en matèria inerta. La quantitat de matèria orgànica morta q. s'acumula és més gran.
Quan la successió avança i s'acosta al seu estat d'equili-bri, tant la quantitat de matèria orgànica viva, com la morta, tendeixen a fer−se constants: producció i consum s'equilibren.
Regles generals de la successió:
- Les espècies oportunistes són les característiques de les primeres fases de la successió. De vida no gaire llarga, amb facilitat de dispersió i de ràpida reproducció. Més tard van apareixent espècies de creixement més
lent, més ben adaptades i més resistents.
Tal com avança la successió, augmenta la biomassa total i principalment la de les parts menys actives.
La producció primària augmenta en proporció menor q. la biomassa. La relació producció primària / biomassa (taxa de renovació) disminueix.
Els nutrients es fixen en estructures permanents o són reciclats amb una rapidesa més gran.
Augment de la diversitat.
Els canvis q. al principi són ràpids, es produeixen més lentament com més avança la successió.
La biocenosi controla el transport de nutrients dins l'ecosistema, les estructures de la comunitat es fan cada cop més complicades.
El límit de maduresa d'un ecosistema és la màxima biomassa en què la producció primària és igualada x la respiració.
Al Clímax rarament s'hi arriba, ja q. existeixen causes de retrocés.
L'explotació d'un ecosistema atura la successió.
Si l'objectiu és el clímax, l'explotació i la conservació són incompatibles.
Dintre dels ecosistemes contínuament es produeixen situacions excepcionals molt limitades en l'espai, q. generen processos de successió molt ràpids, són microsuccessions q. s'integren en la successió més general de l'ecosistema en q. es troben inscrites.
• ORIGEN I EVOLUCIÓ DE LA VIDA
En quin moment i com va començar la vida a la Terra?
La Terra té una antiguitat superior als 3.500 milions d'anys. Les primeres formes de vida devien ser molt elementals.
Al procés q. donà lloc als primers éssers vius es poden considerar tres fases:
Una evolució química en què les molècules senzilles ja existents a la superfície de la Terra Haedana, reaccionarien entre si donant lloc a molècules orgàniques més complexes i reduïdes. Això seria possible en una atmosfera reductora (sense O2) en un ambient favorable energèticament.
Miller, amb un experiment al laboratori, va simular unes condicions com les q. s'han descrit i emprà diverses formes d'energia. Va obtindre molècules orgàniques relativament complexes, utilitzant com a molècules de partida compostos inorgànics.
arribar a unir−se entre elles molècules amb funcions espe-cialitzades i a construir una espècie de col·lectiu molecular: la primera cèl·lula.
Fa uns 3.000 milions d'anys s'havia reunit un cert nombre de plantes unicel·lulars, una mutació va impedir q. una cèl·lula sola se separés després d'haver−se dividit en dues. Havien evolucionat els primers organismes multicel·lulars.
Abans del sexe, fa uns 2.000 milions d'anys, les noves varietats d'organismes només podien néixer a partir de l'acumulació de mutacions casuals: la selecció de canvis, lletra x lletra, les instruccions genètiques. L'evolució devia ser molt lenta. Gràcies a l'invent del sexe dos organismes podien intercanviar paràgrafs, pàgines i llibres sencers del seu codi d'ADN i produir noves varietats a punt x passar pel sedàs de la selecció.
Fa 1.000 milions d'anys les plantes, treballant conjuntament d'una manera cooperativa, havien portat a terme un canvi espectacular en el medi ambient de la Terra. Les plantes verdes generen oxigen molecular. Els oceans ja eren plens de plantes verdes simples, i l'oxigen era un component important de l'atmosfera de la Terra, n'altera-va irreversiblement el caràcter originari, ric en hidrogen, i donava x acabada l'època de la història de la Terra en què la substància de la vida era constituïda x processos no biològics. L'oxigen tendeix a provocar la descomposició de les molècules orgàniques. La transició cap a una atmosfera oxidant va plantejar una crisi suprema a la història de la vida, i molts organismes van morir. Unes quantes formes primitives van aconseguir sobreviure. El 99% de l'atmosfera de la Terra és d'origen biològic.
Durant bona part dels 4.000 milions danys q. han transcorregut a partir de l'origen de la vida, els organismes dominants eren algues microscòpiques de color blau i verd q. cobrien i omplien els oceans. Però fa uns 600 milions d'anys el domini de les algues es va esfondrar i es va produir una proliferació enorme de noves formes vives: explosió del Cambrià.
Poc després de l'explosió del Cambrià als oceans hi pul·lulaven moltes formes de vida diferents. Fa 500 milions d'anys hi havia grans ramats de trilobits, uns animals ben construïts, semblants a grans insectes; caçaven en ramat al fons de l'oceà. Emmagatzemaven cristalls en els ulls x detectar la llum polaritzada. Fa 200 milions d'anys q. ja no en queden. Les espècies apareixen, viuen durant un període més o menys breu i després s'extingeixen.
Abans de l'explosió del Cambrià les espècies se succeïen les unes a les altres amb força lentitud. En la història primitiva del nostre planeta pocs organismes disposaven de parts dures i els éssers tous deixen poques restes fòssils. La dificultosa evolució de l'estructura i la bioquímica cel·lular no queden reflectides immediatament en les formes externes q. revelen x restes fòssils. Després de l'explosió del Cambrià es van anar succeint adaptacions ràpides. Van aparèixer els primers peixos i els primers vertebrats; les plantes q. abans es limitaven a viure als oceans, van començar a colonitzar la Terra; van evolucionar els primers insectes alats i també els amfibis, van aparèixer els primers arbres i els primers rèptils; van evolucionar els dinosaures; -van emergir els mamífers i després els primers ocells; van aparèixer les primeres flors, els dinosaures es van extingir, van néixer els primers cetacis, i van néixer els primats. Fa menys de 10 milions d'anys van evolucionar els primers éssers q. s'assemblaven als éssers humans, acompanyats x un augment espectacular de la mida del cervell. Fa uns quants milions d'anys, van aparèixer els primers humans autèntics.
• ELS ÉSSERS HUMANS I LA BIOSFERA
Introducció
L'home és una espècie q. conviu amb d'altres però q. té molt més impacte sobre la biosfera, ja q.:
- Augmenta la població humana.
- Augment el consum d'energia.
Si segueix el mateix ritme de creixement, es calcula q. la població humana es duplicarà en 35 anys.
El creixement de la població va acompanyat d'un augment de la mitjana de vida.
L'augment de la població crea problemes de disponibilitat d'aliments, d'energia i d'infrastructures.
L'energia q. consumim la podem dividir en:
- Energia endosomàtica (o metabòlica)
- Energia exosomàtica (o externa) q. necessitem x a moltes activitats.
L' energia endosomàtica representa aproximadament el 7'5%.
L' energia exosomàtica dobla al consum d'energia endosomàtica i , fins i tot, és deu vegades més gran.
El consum d'energia augmenta amb la renda x càpita dels països.
L'ésser humà explota els recursos de la biosfera i la litosfera.
L'explotació inadequada dels ecosistemes en provoca la regressió i els condueix a un estat q. correspondria a les etapes inicials de la successió.
Els únics ecosistemes explotables són aquells q. estan sotmesos a condicions de clima fluctuant, q. tenen un excés de producció i q. estan formats x espècies de creixement ràpid i amb poca biomassa.
Com a conseqüència de la pressió creixent sobre el medi ambient, s'ha produït un problema molt important: la contaminació. Una alteració desfarrable dels nostres medis, deguda enterament o en gran part a accions humanes, x mitjà d'efectes directes o indirectes de canvis en les vies de circulació de l'energia, nivells de radiació, constitució física i química o abundància d'organismes...
Perills:
- Massa d'aigua potable i utilitzable x a la indústria.
- Pèrdua de fonts de proteïnes molt importants.
- Condicions favorables a l'extensió de les epidèmies.
- Augment de les malalties respiratòries i càrdiovasculars en nuclis urbans.
- Augment més i més notable de la presència de substàncies tòxiques i radioactives en la matèria viva.
- Alteració de l'equilibri energètic a les capes inferiors de l'atmosfera.
Cada medi pot suportar un determinat nivell dels diversos contaminants.
ACCIÓ HUMANA SOBRE ELS ECOSISTEMES
No arribem a ser ni 1/400.000 de la biomassa de la Terra. La presència abusiva de monocultius empobreix la diversitat dels ecosistemes. La superpoblació implica molts problemes.
Els ecosistemes i la contaminació
A partir de la gran quantitat de compostos artificials q. s'integren en l'ambient, s'ha superat la capacitat q. té aquest x transformar les substàncies naturals, ha quedat mancat de la capacitat x assimilar i transformar les substàncies sintètiques. Com a conseqüència, es produeix una alteració de l'equilibri ambiental, no hi ha una transformació constant de matèria, sobrevé l'acumulació i des d'aquest moment hi ha contaminació.
