¡Descarga Ecosistemas y Ecología: Conceptos Básicos - Prof. 5177 y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!
Ecologia:
[email protected]
Javier.Retana@u ab.cat
Enviar els treballs directament a ells
Els temes de debat son de 3-4 persones i s’ha d’enviar abans del 20 de setembre! El 21 es farà una tutoria per completar debats. Aquest ha de ser màxim de 4 pagines.
Puntuacions:
-debat: 20%
- preguntes a classe: 10% (no hi ha recu)
-practiques: sortida 7 o 8 Octubre (fer petit treball)
-teoria: 50% amb un 4 fa mitja però no aproves (25% i 25%)
-practiques: 20% no hi ha recuperació de practiques
Introducció a l’ecologia:
Definició: estudi de les relacions d’un organisme amb el seu ambient, tant inorgànic com orgànic. En particular les de positiu i negatiu amb els organismes
Nivells geràrquics:
-organisme: és la unitat funcional essencial en ecologia. Fins i tot podem parlar d’individu (entitat física)
-població: grup de individus genèticament semblants que viuen en un mateix espai i temps (entitat física/ conceptual)
-comunitat: grup de poblacions que coexisteixen en el temps i l’espai
-ecosistema: conjunt de comunitats i l’ambient en que viuen, així com en les interrelacions entre ambient i comunitats (entitat conceptual)
-paisatges: ecosistemes en una determinada area, comprèn varis ecosistemes (entitat conceptual)
-biomes: paisatges en un determinat territori fitogeogràfic (definit per la climatologia i la vegetació dominant)
-biosfera: envolta terrestre que conte tots els organismes, comunitats, biomes… entre la litosfera i l’atmosfera (entitat física)
Ecologia aplicada: aportació que des de l’ecologia es fa a la sostenibilitat
Escales temporals i espacials en ecologia:
- causes pròximes: respostes dels organismes, poblacions i comunitats als factors espacialment, temporal immediat al medi
-causes últimes: raons històriques per les quals la selecció natural ha afavorit les adaptacions, comportaments i distribucions particulars que veiem ara
L’escala temporal associada depèn de cada estudi.
L’acumulació de series llargues de dades permet analitzar:
-fluctuacions: variacions aleatòries
-ritmes: variacions d’aparició cíclica
-tendències: variacions més sostingudes en el temps
En els diferents ecosistemes hi pot haver flux de matèria, energia, genètic…
Fases del mètode científic:
- Observació i descripció dels fets
- Formulació de una hipòtesi
- Contrast d’hipòtesis
- Revisió de la hipòtesi
- Formulació de teories, lleis…
Deducció: ho predius Inducció: ho proves experimentalment
Eines d’ecologia:
- observació: tradició naturalista
-seguiment de camp: establiment de protocols espaciotemporals (dissenys de presa de mostes)
-experiments de camp: dissenys experimentals sobre realitats amb molta variació aleatòria
-experiments de laboratori: dissenys experimentals de realitats simplificades, amb menys variables
-sistemes simplificats: ex. Comunitats de 2-3 espècies
-models: matemàtics, lògics
L’ecologia ha de considerar rangs de valors, és la ciència de la variància i no de les mitjanes.
Es tracta d’acumular dades i estudis que mostren regularitats (inclou la variabilitat).
Hi ha d’altres casos en què només és letal quan n’hi ha en excés (són tòxiques). Per exemple: coses que no necessita la planta per sobreviure com seria el cadmi.
-Letal només en altes quantitats
Hi ha d’altres que són neutres : per molt que augmenti, no és perjudicial. Ex. La llum.
I un últim grup, recurs que és beneficiós a dosis baixes o mitjanes però que és letal en altes.
Efectes de la temperatura:
En general altera i incrementa les taxes de creixement i desenvolupament. La T també permet més riquesa d’espècies (el factor limitant en aquests casos seria l’aigua). Les condicions extremes poden ser importants: per exemple la “rubia peregrina” només viu on al gener les temperatures no baixen dels 4,5ºC (llocs on no hi ha grans gelades). Un altre exemple seria la “Tilia”: la temperatura del temps més fred pot ser baixa, sempre i quan al més on fa més calor, la temperatura sigui bastant elevada, d’aquesta manera diguéssim que es recupera, si per altre banda a l’estiu no fa gaire calor,no es recupera.
Respostes dels animals a la temperatura ambiental: -Ectoterms: animals que, com les plantes, depenen de fonts externes de calor per determinar el ritme del seu metabolisme. Inclou els invertebrats i també peixos, amfibis i rèptils
- Endoterms: animals que poden regular la seva temperatura corporal, i per tant mantenir un ritme del metabolisme força constant, mitjançant la producció de calor a l’interior del seu cos. Ocells i mamífers. La distinció però no és absoluta, hi ha alguns insectes que poden generar calor amb el moviment dels seus músculs.
Regla de Bergmann:
En organismes endoterms, la mida és inversament proporcional a la temperatura. Això permet regular millor la temperatura per la simple variació de la relació superfície/volum (el volum en proporció creix més que la superfície). Aplicada als invertebrats: les abelles grans són endotermes i les petites exotermes.
Regla d’Allen:
Ampliacions a la regla de Bergmann: la mida relativa de les porcions del cos que sobresurten es menor en un clima més fred (regla d’Allen) aparició d’alometries en gradients espacials (latitudinals, altitudinals) o temporals (estacionals)
Relació entre taxa metabòlica i massa corporal : ser gran és car. Els animals grans en general tenen taxes metabòliques molt altes i els petits les tenen baixes.
Aclimatació i adaptació:
-aclimatació: és reversible. Per exemple: quan es fan plantacions en zones que s’han cremat moltes plantes moren (no adaptades a la sequera). El que feien es una aclimatació: en el planter les regaven poc, això feia que desenvolupessin molt la arrel i poc la fulla. No està marcat pel DNA, sinó que és una cosa plàstica. -adaptació: per exemple els peixos àrtics: gasten més O 2 que els dels llocs temperats.
Les condicions com estímul:
Les condicions ambientals poden modular les taxes de diversos processos fisiològics, i estimular el creixement i desenvolupament , pot “preparar” a un organisme pel que vindrà. Per exemple: a la primavera que hi ha poques hores de llum, tarden més a reproduir-se perquè encara falta bastant per l’estiu, per altre banda, a la tardor el desenvolupament és ràpid perquè volen evitar que els enganxi l’hivern. En plantes: hi ha plantes de dia curt com xantium i plantes de dia llarg com trifolium.
Principi del factor limitant:
En ciències de la vida, un factor limitant és aquell que controla un procés, com el creixement de l'organisme o la mida o distribució d’una població o de l'espècie. S’entén que és sempre un recurs i no una condició.
Llei de Liebig o del mínim (Justus von Liebig): el creixement és controlat no pel total de recursos disponibles, sinó pel recurs més escàs. Si afegim aquest recurs, s’incrementarà el creixement. Si podem afegir aquest recurs s’incrementarà el creixement.
Plantes CAM:
Les plantes CAM (Metabolisme Àcid de les Crassulàcies) tenen desacoblada temporalment la captació de CO2 (per la nit) i la seva fixació (pel dia). Això els permet resistir en ambients molt secs i càlids. Durant el dia tanca els estomes. No és un mecanisme molt eficient.
Nutrients minerals:
Modifiquen el sistema radicular. Les arrels respiren, per tant, si les tens molt desenvolupades has de tenir un mecanisme molt eficient. Les herbes efímeres tenen un sistema radicular petit, aquestes plantes aprofiten les condicions bones que duren només uns mesos i llavors es moren i fan la llavor. Per altre banda, les gramínies anuals el tenen bastant desenvolupat, quan les condicions deixen de ser favorables es mor la part aèria i l’arrel es queda.
Recursos dels animals: com més nutritiu és el que menges, és més eficient. Si és menys nutritiu, en tindràs que menjar amb més quantitat o més sovint.
Nínxol ecològic:
Podem imaginar la resposta dels organismes davant del medi com un espai n-dimensional, format per la interacció de n factors (condicions o recursos). S’han de complir diverses condicions per ser un bon lloc per viure (ex. pH, T, menjar, H 2 O…). Per a cadascun d’aquests factors, l’organisme presenta una corba de resposta- intensitat. La interacció resultant és una corba n-dimensional Anomenem Nínxol ecològic aquest espai n-dimensional.
Nínxol fonamental i real:
-Nínxol fonamental ( fundamental ): nínxol potencial, resultant de la combinació dels diversos factors en la seva màxima magnitud -Nínxol real ( realised ): nínxol que realment pot ocupar l’organisme a causa de les restriccions abiòtiques (proximitat geogràfica o ecològica) i biòtiques (organismes que interactuen amb ell). Pot haver-hi zones que compleixin tots els requisits però que no estiguin ocupats per l’espècie en concret, pot ser perquè encara no hi hagi arribat l’organisme o per competència.
Competència: el nínxol real sempre és més petit que el fonamental. Si la competència és forta, el real serà encara més petit.
Especies invasives: quan troben un lloc on no hi ha altres competidors ni depredadors s’extenen molt.
El nínxol pot variar en diferents estadis de la vida.
Condicions i recursos a escala planetària:
Patrons climàtics globals:
- Radiació solar
- Corrents oceànics
- Grans formacions muntanyoses
Determinen on són els grans biomes
- Patrons de condicions i recursos a petita escala
- Topografia local
- Geologia local i sòls
- Ph de l’aigua
- Influència humana
Determinen la variabilitat local dins dels grans biomes
Radiació solar: influeix en la Temperatura, la precipitació i per tant el clima a
escala global.
Corrents oceànics: patró de distribució de nutrients. Les zones on no hi ha patrons oceànics són molt pobres en espècies.
Grans formacions muntanyoses: Modificació de les precipitacions i de l’evapotranpiració. Molts deserts estan condicionats per aquest factor, per exemple l’everest.
Organismes clonals:
Avantatges reproductius en condicions ambientals adverses i d’elevada competitivitat (menor cost reproductiu dels propàguls vegetatius en relació amb les llavors) Però:
1. Escassa variabilitat genètica
- Poca resistència a les malalties (p.e. clons de jardí)
- Escassa capacitat d’adaptació a canvis en l’ambient 2. Escassa capacitat de dispersió (en l’espai i el temps)
- El creixement dels propàguls es concentra sovint (no sempre) a
prop del zigot originari.
- Els propàguls no entren (sovint) en dormició 3. Genets potencialment immortals
- Avantatge o desavantatge?
Els organismes clonals sovint combinen la producció vegetativa de propàguls amb la reproducció sexual de llavors. Producció sexual de llavors (gamospèrmia): Inversió a llarg termini , dispersió en l’espai (i el temps) , variabilitat genètica.
Producció de propàguls vegetatius: Inversió a curt termini , colonització d’àrees adjacents.
Com podem mesurar les poblacions? Sense tenir en compte si són clons o no, ja que en molts casos és molt difícil de determinar.
Estat de les poblacions
Abundància: Mida i densitat:
- Mida poblacional : nombre total d’individus de la població
- Densitat: nombre d’individus per unitat de superficie (densitat absoluta). La
densitat és més fácil de calcular per plantes.
- Mesures relatives de la mida i la densitat: estimades amb mètodes que tenen
una relació desconeguda (constant?) amb les mesures absolutes (ex. cant de
mascles, caus, recobriment, pells cobrades, tones pescades per unitat
d’esforç…).
- Útils per a avaluacions relatives (canvis entre zones, en el temps…)
Dinámica de les poblacions: Canvis en la mida o densitat de les poblacions al llarg del temps
Demografia: Conjunt de tècniques d’estudi de la dinàmica de les poblacions
Cicle biològic:
Seqüència bàsica d’esdeveniments d’un organisme. Podem averiguar si d’un any a l’altre la mida de la població augmenta o disminueix, per això, podem buscar l’esglaó que falla, és a dir, veure en quina etapa del cicle es dona una major mortalitat.
Tipus de cicle biològic: criteris
1. Durada del cicle (longevitat)
Anuals: el cicle es completa en un any o menys
Perennes: el cicle es completa en diversos anys
2. Freqüència de reproducció
-Semèlpares: un únic episodi reproductiu (gasten molta energía en la
reproducció, i en la majoria dels casos moren després)
-Iteròpares: diversos episodis reproductius (no gasten gaire en reproducció)
Si gastes molta energia aconsegueixes més èxit, però poses en perill la teva vida.
3. Tipus de generacions
Generacions solapades
Generacions no solapades
Tema 3.2 Poblacions: conceptes i procesos
demogràfics bàsics
Equació bàsica:
Sense suposar que hi ha immigració i emigració
Taula de vida: paràmetres de supervivència
x= edat (per convenció, valor inicial de l’interval entre x i x+1) nX = nombre de supervivents a l’edat x (=ax) lX= taxa de supervivència: proporció de supervivents inicials a l’edat x (nX/n0) dX= nombre de morts a l’edat x (a l’interval d’edats compreses entre x i x+1) qX= taxa de mortalitat a l’edat x (dX / nX)
Supervivència i mortalitat:
- Gran nombre de descendents, major mortalitat en les fases adultes
- Estable
- Molts descendents, mortalitat molt elevada en fases juvenils
Incorporació de la fecunditat:
Taules de fecunditat ( fecundity schedules )
x= edat (per convenció, valor inicial de l’interval entre x i x+1) nX = nombre de supervivents a l’edat x (=ax) lX= taxa de supervivència: proporció de supervivents inicials a l’edat x (nX/n0) dX= nombre de morts a l’edat x (a l’ interval d’edats compreses entre x i x+1) qX= taxa de mortalitat a l’edat x (dX / nX) Fx= fecunditat de la població a l’edat x (total de nous individus produïts) mx= fecunditat per individu supervivent a l’edat x (=bx) lXmx=fecunditat per individu original a l’edat x
Taula de vida i de fecunditat d’una espècie semèlpara amb generacions separades:
Taula de vida i de fecunditat d’una espècie iteròpara amb generacions separades: (ponen ous cada any)
Metapoblacions:
Conjunt de poblacions
Illa: habitat favorable envoltat d’hàbitat desfavorable
Com més petita i més aïllada estigui, més difícil serà que hi arribin els altres
organismes. També la probabilitat d’extingir-se és més gran en una illa petita
(menys recursos).
Condicions per a que es doni una metapoblació:
- Hàbitat favorable distribuït en clapes, separades per hàbitat desfavorable
- Clapes favorables suficientment aïllades entre elles com per a que cadascuna tingui una dinàmica demogràfica pròpia
- Clapes favorables suficientment properes per a permetre que una clapa desocupada es recolonitzi per immigrants procedents de les altres clapes
- Les clapes favorables s’ocupen per immigració i es desocupen per extinció local
Corredor: hàbitat que l’individu utilitza de pas, encara que no s’hi estableix.
Tema 5: interaccions entre espècies:
Definició d’ecologia:
“l’estudi científic de les interaccions que determinen la distribució i l’abundància dels organismes” Krebs(1972). Begon et al. (1986) proposen ampliar-la aclarint que “aquestes interaccions dels organismes s’estableixen amb tots aquells factors i fenòmens externs a l’organisme i que influeixen sobre ell, ja siguin biòtics o abiòtics”.
Definim competència interespecífica: Parlem de competència interespecífica quan individus d’una espècie pateixen la reducció en fecunditat, creixement o supervivència com a resultat de l’explotació d’algun recurs o recursos comuns per part d’individus d'una altra espècie o la interferència en aquesta explotació. •El recurs ha de ser escàs •Els efectes són negatius per ambdues espècies •No és senzill detectar competència en situacions “reals”
a) Hi ha consum de silicat i la població creix fins a ser estable b) Són menys efectius a l’hora d’aprofitar els nutrients c) Si hi ha presencia dels dos, el B desplaça a l’A
Formigues:
Dominants: solen ser petites i capaçes de reclutar molts individus, hi hs agressió cap a les grans ja que les petites cooperen i les dominen.
Les més grans estan millor adaptades a temperatures més elevades. Al ser més
grans tenen el cos més lluny del terra i toleren millor l’escalfor. Com a
conseqüència, trobarem predominança de formigues petites als boscos, i
predominança de grans als herbassars.
Efectes ecològics de la competència interespecífica:
- Espècies competidores sovint coexisteixen quan ho miren a una determinada escala espacial però a una escala més detallada podem veure que tenen distribucions diferents
El principi d’exclusió competitiva o principi de Gause:
Si dues espècies competidores coexisteixen en un ambient estable, aleshores com a resultat d’aquesta competència ha d’haver una diferenciació del seu nínxol real. Si, tanmateix, ho hi ha aquesta diferenciació del nínxol, i ambdues espècies en un determinat habitat tenen requeriments idèntics, una d’elles eliminarà o exclourà a l’altra. Aquest principi es pot expressar amb un model matemàtic: el model Lotka_Volterra de la competència interespecífica
La competència interespecífica i l’heterogeneïtat ambiental:
Dins la mateixa espècie la competència pot ser molt forta, en aquest cas, per l’espai.
Efectes evolutius de la competència interespecífica:
Algunes idees prèvies:
- No és fàcil saber quin paper evolutiu ha tingut la competència, sovint veiem el final de la historia.
- Segons el principi d'exclusió competitiva és seleccionarien els organismes bons competidors o bé els que eviten la competencia.
- Sovint per explicar situacions actuals s’invoca el fantasma de la competència passada. Tanmateix espècies competidores que coexisteixen , i que encara competeixen, i espècies que han evolucionat evitant la competència podrien semblar el mateix.
Efectes evolutius de la competencia interespecífica: Herpestes javanicus , mangosta asiática: A les àrees III, V i VI conviu amb altres mangostes de major mida ( H. edwardsii i H. smithii. A l'àrea VII viu sola. A les illes va ser introduïda fa uns cent anys.
-On convui amb altres espècies té els ullals més petits, ja que les mangostes de varietats més grans es mengen les preses més grans. -On està sola, la mida dels ullals és bastant major, degut a què els hi surt més a compte caçar preses de major tamany (més energía). -A les illes també té els ullals més grans. Competencia interespecífica i estructura de la comunitat: Com els organismes no solen ser molt bons competidors per tots les recursos, quan major és el nombre de recursos limitants, major és la diversitat de la comunitat.
Estructura de la comunitat: al març hi ha moviments de les aigües a causa de la diferencia de temperatura de les diferents capes d’aigua, això provoca un moviment de nutrients que els apropen cap a la superfície. Quan hi ha molts recursos tenim moltes espècies i quan hi ha pocs recursos, una espècie domina.
Invasores: hi ha una acció de lluita i la invasora mata a l’altre.
Tema 5.2: predació:
Definim Predació:
Depredadors veritables:
- Sempre maten la presa i ho fan més o menys immediatament després d’atacar-la
- Consumeixen forces o moltes preses en el curs de la seva vida
Inclouen els depredadors típics: lleons, tigres, genetes.. però també aranyes, vespes, balenes que filtren plàncton, animals que mengen fitoplàncton, ocells que mengen llavors o fruits (cadascun és un organisme o diversos) o plantes carnívores.
