Tema 1: Organización del medio natural

1. Dimensiones composicional, estructural y funcional de la biodiversidad.

Medio natural: conjunto de condiciones físicas, químicas y biológicas que rodean a un organismo y que no han sido alteradas por el ser humano. Formado por la comunidad biológica y el ambiente abiótico en el que se encuentran.

Antropoceno: medio natural afectado por el ser humano.

Dimensiones de la biodiversidad

Composición: variables que informen sobre la identidad y variedad de entidades en una colección (por ejemplo, listas de especies, índices de diversidad, genotipo de un individuo, etc.).
Estructura: variables que describan el patrón u organización física de un sistema (complejidad del hábitat, fisionomía de la vegetación, estructura de edades de una población, etc.).
Función: variables que midan los procesos ecológicos y evolutivos que tienen lugar en un sistema (flujo génico, intercambio de información, materia y energía, interacciones intra- e interespecíficas, etc.).

2. Niveles de organización del medio natural: individuos, poblaciones, comunidades, ecosistemas.

Van desde las partículas subatómicas hasta la biosfera, de forma jerarquizada, estando cada elemento de un nivel compuesto por elementos del nivel anterior, de (aumenta progresivamente la complejidad).

Niveles:

Individuo: interactúan entre ellos y con el medio físico, influyendo a su vez sobre él. Cada uno tiene un genotipo distinto que le confiere propiedades y características distintas, las cuales determinan el modo en que el organismo interactúa con el medio físico y el resto de organismos.
Población: grupo de individuos pertenecientes a la misma especie que habitan en el mismo lugar en un momento específico. Funcionan evolutiva y ecológicamente como una unidad.
Especie: la unidad evolutiva independiente más pequeña, cuyas poblaciones están aisladas reproductivamente de otras, y que posee una historia evolutiva única.
Comunidad: entidad resultante de la coexistencia de poblaciones de diferentes especies en un determinado medio físico.

Aspectos a considerar en la descripción de las poblaciones

Variables composicionales: Tamaño poblacional y densidad de población.
Variables estructurales: Distribución espacial de los individuos (al azar, agregada o uniforme). Estructura por edades (distribución de individuos en clases de edad). Sex ratio (proporción de la población que es macho o hembra).
Variables funcionales: Tasas de mortalidad, natalidad, inmigración, emigración, flujo génico, etc.
Ecosistema: la suma de la biocenosis y el biotopo. Sistemas abiertos con flujo de materia y energía. Destacamos un componente autotrófico (fotosíntesis, productor) y otro heterotrófico (respiración, sumidero). Unos ecosistemas se pueden encuentrar acoplados a otros.
Bioma: conjunto constituido por formaciones vegetales que ocupan un área climáticamente uniforme y con unas condiciones edáficas similares a escala continental, pero que pueden contener diferentes taxones en distintas regiones.
Biosfera: el espacio de la Tierra ocupado por la biota.

Aspectos a considerar en la descripción de las comunidades

Variables composicionales: Riqueza y diversidad específica, abundancia relativa de las diferentes especies (cómo se reparte el número total de individuos entre las diferentes especies).
Variables estructurales: Patrón espacial (al azar, agregado o uniforme), fisionomía de la vegetación (herbazales, matorrales, arbustedas, bosques).
Variables funcionales: red de interacciones tróficas entre las especies que la componen, estabilidad del conjunto frente a diferentes tipos de perturbación o cambio ambiental.

Tipos de estudios se ecosistemas

Reduccionista: estudiaríamos niveles inferiores de organización para explicar el funcionamiento del ecosistema. (“el todo como suma de sus partes”).
Holista: el ecosistema posee propiedades emergentes intrínsecas que no pueden deducirse a partir de los elementos que lo forman. (“el todo es más que la suma de sus partes”).

3. Biomas.

Tratan de organizar la variación ecológica de la Tierra a gran escala.

3.1. Biomas terrestres:

Los principales controles o factores ambientales a escala global que determinan la distribución de los biomas son: Tº, Precipitación (humedad), y Radiación.

A escala local: Suelo, la Geología, Geomorfología y posición geográfica.

Formación: comunidad de plantas a escala de bioma.

Ecotonos: zonas de transición donde el clima cambia de un tipo a otro (o de un ecosistema a otro).

Biomas más importantes

Tundra

Ubicación: Entre el bosque boreal y el Polo norte. (tundra alpina a grandes altitudes en montañas).
Temperatura: bajo cero al menos siete meses.
Precipitaciones muy escasas y con suelos muy limitantes en nutrientes y saturados en agua (permafrost). Con poca productividad primaria y muy concentrada en una corta estación de crecimiento de verano.
Vegetación: plantas arbustivas perennes, hierbas, musgos y líquenes. Sin árboles.
Fauna: predominan herbívoros ungulados nómadas o migradores como el caribú, el buey almizclero, la liebre ártica, los lemmings y otros roedores con poblaciones fluctuantes. También hay depredadores como el zorro ártico, el lobo o el búho nival.
Suelos suelen ser poco profundos y con presencia frecuente de permafrost a menos de 2 m de profundidad. Puede tener diversas características: ser fuertemente orgánicos o muy pobres en nutrientes, rocosos o arenosos, pero todos están congelados durante uno o más años. La superficie del permafrost se llama “capa activa”, se deshiela y congela con las estaciones. En esta capa pueden vivir las plantas. El proceso de deshielo y congelación puede afectar a la distribución de las gravas en la superficie del suelo generando suelos estriados o poligonales.

Taiga o bosque boreal

Ubicación: se extiende por el norte de Norteamérica, Europa y Asia, así como por montañas de otras zonas con temperaturas frías.
Temperatura: frías (inviernos muy fríos y veranos suaves)
Precipitación: abundante.
Con media productividad primaria + baja tasa de descomposición + suelos ácidos = baja alteración de la materia orgánica y las mayores concentraciones de carbono orgánico en el suelo del mundo (en agua, turberas).
Vegetación: predominan las píceas, los pinos, los abetos y los alerces.

Existen también especies de arbustos, musgos y líquenes tolerantes de

ambientes ácidos. bosques de coníferas

Fauna: habitan herbívoros como el reno, el alce o la liebre

americana, y depredadores como el lobo, el lince o la marta.

Suelos ácidos, baja alteración de la materia orgánica y a veces saturados de agua.

Bosque templado:

Ubicación: límite superior en los bosques de coníferas de Norteamérica y el norte de Centroeuropa y su límite inferior en los bosques húmedos perennes (Florida, bosques esclerófilos mediterráneos de Europa y Norteamérica).
La radiación y la temperatura son muy limitantes de la actividad de la vegetación en invierno, mientras que el agua es muy poco limitante y durante muy cortos periodos de tiempo en los que la evaporación potencial excede a la precipitación y el agua disponible en el suelo.
La productividad primaria es muy elevada y se concentra principalmente en el verano, estando en equilibrio con la también elevada tasa de descomposición (no existen elevadísimas concentraciones de carbono orgánico).
Vegetación: si bien son predominantes las especies caducifolias, también existen algunas perennifolias (hierbas y arbustos), en especial en el sotobosque. Así encontramos hayas, arces, pinos, robles, nogales, etc.
Fauna: hallamos animales adaptados a vivir en todos los sustratos que ofrecen los bosques. Podemos encontrar muchos invertebrados edáficos, ratones de campo, musarañas, ardillas, cérvidos, zorros, azores, paseriformes de bosque, etc. Muchos de los animales que se hallan en este bioma son migradores que llegan a él durante la primavera y verano y pasan el resto del año en biomas más cálidos.
Suelos: Existe un equilibrio entre procesos de humificación y mineralización. En estos suelos predomina la alteración química con formación de arcilla y liberación de compuestos de hierro a la vez que la colonozación de los organismos incrementa el contenido en materia orgánica.

Bosque esclerófilo mediterráneo o Chaparral:

Ubicación: zona de clima típicamente Mediterráneo del S de Europa, California y NO de México, SO Australia, centro de Chile y SO de Sudáfrica.
Es común la perturbación del fuego. Muchas plantas producen semillas que germinan tan solo después de un fuego (serotinia), mientras que otras rebrotan rápidamente utilizando las reservas que acumulan en órganos resistentes al fuego.
La productividad primaria es intermedia, al igual que las tasas de descomposición. Los suelos suelen ser ricos en carbonatos y óxidos de hierro y, en las condiciones más secas, también en yesos.
Vegetación: predominan los árboles, arbustos y matas resistentes a la sequía. Habitan encinas, alcornoques, madroños, eucaliptos, romeros, tomillos, pinos carrascos, etc. Las plantas anuales son comunes durante el invierno y el principio de la primavera, cuando las precipitaciones son más abundantes.
Fauna: algunos representantes son ciertos cérvidos, liebres, roedores, lagartijas, zorros, lobos, paseriformes, águilas, etc.
Suelos: los característicos de estos medios son los suelos rojos mediterráneos, originados por la abundancia de hidróxidos de hierro que colorean la arcilla del perfil. Sin embargo, su principal característica es que proceden de un proceso de iluviación, un lavado (eluviación) de arcilla en los horizontes superiores y una acumulación (iluviación) en profundidad.

Desierto:

Ubicación: se hallan dispersos por el globo en zonas donde hay muy pocas precipitaciones (menos de 250 mm por año, es decir, 250 litros/m2), las cuales suelen ser menores que la evaporación potencial.
Medios muy impredecibles, y existen desiertos tanto cálidos (Sáhara) como fríos (Gobi, Tibet).
Los desiertos son medios con escasa productividad primaria, incapaces de sustentar una gran comunidad animal. En ocasiones los suelos son salinos y yesíferos.
Vegetación: los desiertos pueden ser fríos o cálidos y, por tanto, la vegetación predominante cambiará entre unos y otros. En general, la vegetación es muy escasa y presenta adaptaciones a la ausencia de agua, como las plantas xerófitas, pterófitas y efimerófitas. Habitan especies de Artemisia, arbustos de quenopodiáceas, jarillas, acacias, tarajes, diversas cactáceas, etc.
Fauna: la fauna de los desiertos está formada, entre otros, por reptiles (víboras), gerbos, zorros del desierto, coyotes, algunos roedores, gangas, etc.
Suelos poco desarrollados, frecuentemente arenosos, con muy poca materia orgánica y, a menudo, salinos o yesíferos. Las denominadas “sales más solubles que el yeso” son características de medios áridos y pueden tener un origen natural, en medios muy áridos o deserticos, o antrópico, por sobreexplotación de los acuíferos, por ejemplo.

Pradera templada o pampa, estepa y sabana:

La disponibilidad de agua y energía están acopladas, pero hay una elevada estacionalidad, con inviernos secos y veranos húmedos.
Ubicación: partes secas de las regiones tropicales y templadas. Dependiendo de dónde se encuentran y de su clima regional tienen diferentes denominaciones (praderas en Norteamérica, pampas en Sudamérica, sabana de Sudáfrica, estepas en Asia).
Tiene una alta productividad primaria, existiendo una época de recursos abundantes alternada con una de escasez, durante la cual los organismos pueden sufrir una gran mortalidad. Los suelos son profundos y muy ricos en materia orgánica, lo que les confiere buena fertilidad.
Es un bioma muy transformado por el ser humano, en el que se han establecido cultivos y se han sustituido los herbívoros naturales por el ganado.
Vegetación: dominan las gramíneas, como la hierba búfalo, y las leguminosas, como la alfalfa. El desarrollo de la vegetación está fuertemente determinado por la gran carga herbívora (natural y antrópica) y, en algunos casos, perturbaciones como el fuego durante la época seca. Dominan los herbazales con pocos árboles.
Fauna: típicos habitantes de este bioma son los bisontes, antílopes americanos, ñus, guanacos, leones, guepardos, hienas, etc.
Los suelos son muy ricos en materia orgánica (son los Chernozems) y muy fértiles. Suelen ser carbonatados y muy ricos en bases de cambio, (calcio, magnesio y potasio) y estar bien estructurados.

Selva tropical y ecuatorial:

Ubicación: disperso entre los trópicos de Cáncer y de Capricornio (p.ej., la Amazonía o las selvas asiáticas)
alta temperatura y precipitaciones abundantes y regulares durante todo el año. Conforme nos alejamos del ecuador van apareciendo dos estaciones, una relativamente húmeda y otra relativamente seca.
Es el bioma terrestre más productivo, donde la productividad solo está limitada por la falta de luz debido, tanto a la elevada nubosidad como a la alta densidad del dosel.
Muchas especies de plantas y animales están activas durante todo el año, pudiendo florecer y dar frutos secuencialmente. Muchos animales no presentan estacionalidad en sus ciclos de vida.
Ambientes con una gran biodiversidad, generalmente sin especies dominantes.
La productividad es muy alta, pero también lo son las tasas de descomposición gracias a la elevada temperatura y humedad durante todo el año. Los suelos son profundos, con el material original muy alterado. En el suelo dominan los procesos de mineralización de la materia orgánica y la formación de formas muy oxidadas de Fe y Al, lo que les confiere su color rojo característico. Tienen una baja capacidad de intercambio catiónico.
Vegetación: vegetación muy densa y de hoja perenne en su mayoría, por lo que existe una gran competencia por la luz. Son muy abundantes las epífitas y las trepadoras. Algunos mínimos ejemplos son las epífitas, lianas, los plátanos, cocoteros, helechos, musgos, líquenes, etc.
Fauna: en las selvas hallamos muchos primates (orangutanes, gorilas de montaña, chimpancés, monos aulladores, macacos, lémures, etc.).
Suelos muy profundos, muy alterados, con predominio de procesos de mineralización. El cultivo de estos suelos genera un rápido deterioro y pérdida de su fertilidad al desaparecer el horizonte superficial rico en materia orgánica por un doble motivo, la falta de aportes y la fuerte mineralización.

3.2. Biomas acuáticos

Bioma marino

Mares y océanos (agua salada).
Concentración media de sales del 3 al 3,5 %.
Fotosíntesis en la zona superficial (zona eufótica)
limitantes para la biota: nutrientes (N y P), la presión, la temperatura, el sustrato…
En los océanos existen patrones de circulación complejos que movilizan aguas de diferentes salinidades y temperaturas. En ellos podemos diferenciar una zona fótica o eufótica y una zona afótica, cuyas profundidades varían dependiendo de las condiciones ambientales.
Hay diferentes comunidades dependiendo de la batimetría (profundidad y configuración del fondo marino), los niveles de luz y las relaciones entre organismos y sustrato.
Zonas:

Litoral: podría definirse como el ecotono entre el medio terrestre y el marino.
Sublitoral o nerítica: sobre la plataforma continental (hasta los 200 m de profundidad).
Batial: zona con grandes montañas y cañones submarinos.
Abisal: es la zona más extensa, cuyas profundidades varían desde 2000 a 6000 m. Sus características ambientales son muy constantes (Temperatura»4ºC, oscuridad, muchísima presión, composición química constante).

Bioma dulceacuícola:

Ríos, arroyos, lagunas, lagos…
Aguas dulces de composición química variarle dependiendo del medio por el que transcurran,

En el bioma dulceacuícola podemos diferenciar:

Medios lénticos. Cuyos rasgos depende de los mismos factores que los marinos. Reconocemos en ellos las siguientes zonas:
• Zona litoral: la luz penetra hasta el fondo y puede haber vegetación enraizada (macrófitos).
• Zona limnética: donde todavía penetra la luz y hay fotosíntesis.
• Zona profunda: por debajo de la profundidad hasta donde penetra la luz.

Medios lóticos (de aguas corrientes), donde los principales factores ambientales vienen determinados por la velocidad del agua, diferenciando zonas de rápidos y zonas de pozas, más similares a los medios lénticos, y donde podemos encontrar organismos planctónicos (flotan) y nectónicos (nadan). Los sistemas lóticos presentan una vegetación muy característica y uno suelos resultado de los aportes de material en las sucesivas avenidas (Fluvisoles).

Biotopos acuáticos: estuarios, marismas, manglares tropicales, etc.

Son muy productivos debido a los aportes del medio terrestre y la abundancia de agua.
Albergan una biota con grandes adaptaciones a las condiciones intermedias entre un ambiente salino, uno dulceacuícola y uno terrestre.
Los suelos están encharcados de forma temporal o permanente. En condiciones de hidromorfía los elementos en el suelo se reducen por la falta de oxígeno. El hierro al reducirse toma coloraciones grises, azuladas o verdosas. Si la hidromorfia no es permanente sino que durante ciertos periodos de tiempo desciende el nivel freático y predominan condiciones oxidantes, el hierro se oxida y el horizonte toma coloraciones pardas o rojizas.

4. Territorios biogeográficos

Son áreas terrestres o marinas definidas por una distribución común de un conjunto de taxones de similares historias evolutivas, es decir que muestran “homogeneidad de biotas”.

Zonas zoogeográficas terrestres: distinguen 11 reinos con 20 regiones zoogeográficas mediante combinación de datos sobre distribución y relaciones filogenéticas.

COMPLETAR PERO NO MUY RELEVANTE

5 Variabilidad espacio-temporal y escalas de estudio en sistemas naturales

La mayoría de las variables que podemos cuantificar en el medio natural, como son la temperatura, la velocidad de la corriente en un río o la abundancia de determinadas especies, varían no solo en el espacio sino también en el tiempo. De hecho, estas variables presentan máximos y mínimos, entre los cuales existen intervalos más o menos amplios de tiempo o espacio. Por tanto, la variación en cada medida tiene una escala característica, que se define como la dimensión en espacio o tiempo en la cual se percibe una variación.

Por eso es importante escoger una escala adecuada para nuestro estudio.

Un principio relacionado

con la correlación entre espacio y tiempo establece que la frecuencia de un

fenómeno está generalmente inversamente relacionada con su dimensión

espacial o severidad local. Así, fenómenos muy poco frecuentes, como puede ser

un maremoto, suelen ser muy destructivos, mientras que otros más frecuentes,

como puede ser el oleaje, son poco severos.

Variación temporal

la percibimos como cambios que ocurren con el tiempo, como puede ser el paso de una estación del año a otra o el paso del día a la noche. Aparte de estos cambios más o menos predecibles, existen otros más irregulares.

cuanto más extremas son las condiciones, menos frecuentes son las variaciones.

tanto la severidad como la frecuencia de los eventos son medidas relativas dependiendo del. organismo que los experimente. (peces afectados por diferencias de caudal en años pero artrópodos no).

Es muy importante realizar los estudios es la época del año y hora del día correctos.

Variación espacial