ECOLOGÃA II

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ECOLOGÍA II 
PRODUCTIVIDAD PRIMARIA 
 
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PRODUCTIVIDAD PRIMARIA 
• Productividad Primaria se define como la razón de formación 
de compuestos orgánicos a partir de energía lumínica 
(Fotosíntesis) 
 6 CO2 + 6 H2O --> C6H12O6 +6O2+ H2O 
 
• La totalidad de materia orgánica fijada es la productividad 
primaria bruta (PPB). Parte de la PPB es utilizada por la planta 
para procesos metabólicos (respiración). La energía que 
queda para ser usada por otros organismos es la 
productividad primaria neta (PPN). Se expresa en gramos de 
carbón fijado por unidad de área o volumen de agua de mar 
por un intervalo de tiempo ( g C /m2/año). 
 
Productividad 
primaria 
gC/m2/año 
Área Marina Área Terrestre 
Menor a 50 Océano abierto Desiertos 
50 – 150 Plataforma continental Bosques, praderas, 
cultivos 
150 - 500 Surgencias, estuarios profundos Bosque lluviosos, lagos 
500 - 1250 Estuarios someros, arrecifes de coral Pantanos, Selva 
húmeda tropical 
TASAS DE PRODUCCIÓN POR 
ECOSISTEMAS 
FACTORES QUE AFECTAN LA 
PRODUCTIVIDAD PRIMARIA 
 Luz 
 Toma y disponibilidad de nutrientes 
 Temperatura e interacciones con otros factores 
• Fotosíntesis- Neta = [O2 D.(BC)- O2D i] 
• Respiración = [O2D. i – 2D. (BO)] 
• PPB = Fotosíntesis -Neta + Respiración 
 
• Carbono 14 radioisótopo C14 y de sensores 
remotos, 
 
DETERMINACIÓN DE PRODUCCIÓN DE 
BIOMASA Y PRODUCTIVIDAD PRIMARIA 
1000
800
600
400
200
0
5 10 15 20 25 30
 
P
ro
fu
nd
id
ad
 (
m
)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
 
34 35 36 37 38
Temperatura (
o
C)
Salinidad (PU)
Densidad (Kg m
-3
)
Clorofila (mg m
-3
)
 
 
22 24 26 28
 
•Energía Cinética Movimiento 
 
•Energía Potencial Localización 
 Organización 
 
•Energía Química Moléculas 
Tipos de Energía 
Transformaciones de la energía en la materia 
orgánica 
 
1. Primera ley ó ley de la conservación de la 
energía 
• La cantidad de energía en el universo es 
constante 
• La energía no se crea ni se destruye tan 
sólo se transforma 
 
Termodinámica 
2.Segunda Ley ó Entropía 
 
 Los cambios de energía de un tipo a otro 
están acompañados de pérdidas en forma 
de calor (entropía) 
 
 
1. Endergónicas (Requieren Energía) 
 
• Productos ricos en energía potencial (enlaces covalentes) 
• Fotosíntesis: 
 CO2 + H2O luz Glucosa + O2 
 
2. Exergónicas (Liberan Energía) 
 
• Los enlances de los reactivos ó reactantes tienen más energía 
 que los productos 
• Combustión: 
 Celulosa + O2 CO2 + H2O 
Reacciones Químicas 
• Autótrofos ó Fotoautótrofos 
– Fuente de Carbono es CO2 
– Fuente de energía luz solar 
• Heterótrofos 
– Obtienen carbono y energía alimentándose de 
autótrofos o de otros heterótrofos 
Fuentes de Carbono y Energía 
Fotoautótrofos 
• Capturan energía solar para realizar 
fotosíntesis 
–Plantas 
–Algunas bacterias 
– La mayoría de protistos 
Estructura del Cloroplasto 
membranas 
externas 
Sistema interno de 
membranas tilacoides 
estroma 
estroma 
Canales internos 
Ecuación de la Fotosíntesis 
12H2O + 6CO2 6O2 + C6H12O6 + 6H2O 
Agua Dióxido 
Carbono 
Oxígeno Glucosa Agua 
ENERGIA LUMÍNICA 
Origen de los productos de la Fotosíntesis 
Productos 6O2 C6H12O6 6H2O 
Reactivos 12H2O 6CO2 
Fotosíntesis 
Luz solar Captación de agua Captación de dióxido de carbono 
ATP 
ADP + Pi 
NADPH 
NADP+ 
glucosa P 
Liberación de oxígeno 
REACCIONES 
INDEPENDIENTES 
DE LUZ 
REACCIONES 
DEPENDIENTES 
DE LUZ 
Formación de agua 
Espectro Electromagnético 
Longitud de Onda 
corta 
 
 
 
 
 
Longitud de 
Onda larga 
Rayos Gamma 
Rayos X 
Radiación UV 
Luz visible 
Radiació Infraroja 
Microondas 
Ondas de Radio 
Luz Visible 
• Los humanos percibimos diferentes longitudes 
de onda (colores) 
• Violeta(380 nm) hasta rojo (750 nm) 
• Longitudes de onda larga, baja energía 
Figure 7.5a 
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Fotones 
• Paquetes de energía lumínica 
 
• Cada tipo de fotón tiene una cantidad fija de 
energía 
 
• Los fotones con más energía viajan en 
longitudes de onda corta (Luz azul - violeta) 
Pigmentos 
• El color que vemos es la longitud de onda 
que no se absorbe (Refleja) 
• Los pigmentos absorben longitudes de onda 
luminosa a través de enlaces simples 
• Estos enlaces contienen electrones que 
cambian su nivel de energía 
Tipos de Pigmentos 
Clorofilas a y b 
Carotenoides 
Antocianinas 
Ficobilinas 
Clorofilas 
L
o
n
g
it
u
d
 d
e
 o
n
d
a
 d
e
 
a
b
s
o
rc
ió
n
 (
%
) 
Longitud de onda (nanometros) 
clorofila b 
clorofila a 
Pigmentos Accesorios 
P
o
rc
e
n
ta
je
 d
e
 a
b
s
o
rc
ió
n
 
Longitud de onda (nanometros) 
beta-caroteno 
ficoeritrina 
Carotenoides, Ficobilinas, Antocianinas 
clorofila b 
clorofila a 
carotenoides 
ficoerytrina (a 
phycobilin) 
 
(absorción combinada) 
clorofila a 
clorofila b 
phycoerythrin 
(a phycobilin) 
Pigmentos en la fotosíntesis 
• Bacterias 
–Pigmento en el plasma 
• Plantas 
–Pigmentos y proteinas organizadas en 
fotosistemas al interior de las membranas 
tilacoides 
Fotosíntesis 
Luz solar Captación de agua Captación de dióxido de carbono 
ATP 
ADP + Pi 
NADPH 
NADP+ 
glucosa P 
Liberación de oxígeno 
REACCIONES 
INDEPENDIENTES 
DE LUZ 
REACCIONES 
DEPENDIENTES 
DE LUZ 
Formación de agua 
• Los pigmentos absorben energía solar, 
energía en e-, inicia la cadena de 
transferencia de electrones 
• La molécula de agua se divide, formación de 
ATP y NADH , liberación de oxígeno 
• Los electrones predidos por los Pigmentos 
son remplazados 
Reacciones dependientes de la luz 
( Reacciones de Luz) 
Pigmentos en un fotosistema 
Centro de reacción 
 
Formación de ATP 
• Gradientes eléctricos y de concentración de H+ 
se crean entre los compartimentos tilacoides y 
el estroma 
 
• El flujo bajo un gradiente de H+ entran al 
estroma y se forma ATP por síntesis 
 
• El flujo de iones controla la formación de ATP 
• Síntesis de la fotosíntesis 
• Suceden en la oscuridad 
• Se realizan en el estroma 
• Ciclo de Calvin-Benson 
Reacciones independientes de la 
luz 
Ciclo de Calvin-Benson 
• Reactivos 
– Dióxido de Carbon 
– ATP 
– NADPH 
• Productos 
– Glucosa 
– ADP 
– NADP+ 
 
Reacción cíclica de RuBP fija Carbono 
(ribulosa bifosfato) 
NADPH – (Dinucleotido de nicotinamida y adenina) 
FIJACION 
DE 
CARBONO 
6 CO2 (del aire) 
6 6 
RuBP 
PGA 
Intermediario inestable 
6 ADP 
6 
12 
12 
ATP 
ATP 
NADPH 
10 
12 PGAL 
glucosa P 
PGAL 2 
Pi 
12 ADP 
12 Pi 
12 NADP+ 
12 
4 Pi
 
PGAL 
Calvin- Benson 
• En el ciclo Calvin-Benson, El primer 
intermediario estable es PGAL (tres carbonos, 
Fosfogliceraldehído) 
 
• Como el primer intermediario tiene 3 
carbonos, esta ruta metabólica se llama C3 
 
• Plantas: la mayoría son C3, por lo que 
depende de la entrada de CO2. (estomas) 
 C3 
Plantas C4 ( Maíz) 
• El dióxido de Carbono se fija doble 
– En células del mesofilo, el CO2 es fijado para 
formar oxalacetato de 4 carbonos 
– Oxalacetato es tranferido a células externas 
– Se libera CO2 y se fija de nuevo en el ciclo Calvin-
Benson 
– Estas plantas son más eficientes que las C3 
Plantas CAM ( Cactus) 
• Carbono se fija dos veces (en las mismas 
células) 
• Noche 
– CO2 fijado en forma de ácidos orgánicos 
• Día 
– CO2 es liberado y fijado en el ciclo de Calvin-
Benson 
Procesos de vida 
Fotosíntesis 
 
• Energía que se almacena 
(endergónica) 
 
• Liberación de O2 
 
• Requiere de CO2 
Respiración Aeróbica 
 
• Energía que es liberada 
 
• Requiere O2 
 
• Libera dióxido de carbono 
• Los pigmentos absorben energía solar, 
energía en e-, inicia la cadena de 
transferencia de electrones 
• La molécula de agua se divide, formación de 
ATP y NADH , liberación de oxígeno 
• Los electrones predidos por los Pigmentos 
son remplazados 
Reacciones dependientesde la luz 
( Reacciones de Luz) 
• Síntesis de la fotosíntesis 
• Suceden en la oscuridad 
• Se realizan en el estroma 
• Ciclo de Calvin-Benson 
Reacciones independientes de la 
luz 
NORTH 
AMERICA ATLANTIC OCEAN 
AFRICA 
SPAIN 
Invierno 
Verano