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LA ECOLOGÍA ANTE EL SIGLO XXI
AULA SENIOR. Curso Académico 2012-2013
Departamento de Ecología e Hidrología
Tema 6. La vida sobre tierra firme.
Los ecosistemas terrestres: organizaciónLos ecosistemas terrestres: organización 
y estructura
Profesora: Concepción Marcos 
Superficie de agua tierra y principales usos en los ecosistemasSuperficie de agua, tierra y principales usos en los ecosistemas 
terrestres. (Datos de usos del territorio de 1989, FAO Production 
Yearbook, 1990).
Area
(millones de Km2)
Porcentaje 
del total
Porcentaje de la 
superficie 
emergidaemergida
Superficie terrestre total
Océanos
510
376 74%
Aguas dulces
Tierra
Cultivos
3
131
14,8
<1%
26%
11%
Pastos 
Bosques y s. forestales
Otras tierras*
33,0
40,9
42,1
25%
31%
32%
*Incluye los hielos, la tundra, los desiertos y las ciudades
Organización del ecosistema
S lSol
Productores primarios
Herbívoros
p
detritos
carnívoros
Herbívoros
Bacterias/
descomponedores Carnívoros de 2º orden
carnívoros
p
Detritívoros
Carnívoros de 2º orden
Detritívoros
Ciclo de la materiaCiclo de la materia
ECOSISTEMAECOSISTEMA
BIOTOPO BIOCENOSISRELACIONESBIOTOPO BIOCENOSISRELACIONES 
ENTRE 
SERES VIVOS 
Y MEDIO
ECOSISTEMAS TERRESTRES
• HAY UNA GRAN VARIABILIDAD TANTO ESPACIAL COMO TEMPORAL DE LOS 
FACTORES FÍSICO-QUÍMICOS (Y , EN CONSECUENCIA, DE LAS COMUNIDADES O 
POBLAMIENTOS)POBLAMIENTOS)
ASPECTOS DIFERENCIADORES:
• AGUA O HUMEDAD COMO FACTORES LIMITANTES (EVITAR LA 
DESHIDRATACIÓN)
• FLUCTUACIONES Y VALORES EXTREMOS DE TEMPERATURA MÁS FRECUENTES 
Y PRONUNCIADOSY PRONUNCIADOS
• RÁPIDA CIRCULACIÓN DEL AIRE A TRAVÉS DEL GLOBO. MEZCLA FÁCIL Y 
CONSTANTE DEL O2 Y CO2. NO LLEGAN A FORMARSE CAPAS ANÓXICAS
• EXISTENCIA DE BARRERAS GEOGRÁFICAS• EXISTENCIA DE BARRERAS GEOGRÁFICAS
• ATMÓSFERA TERRESTRE MENOS DENSA (LIMITACIONES A LA VIDA Y AL 
TRANSPORTE SUSPENDIDO). DEPENDENCIA MAYOR DEL SUELO O SUSTRATO 
COMO SOPORTE FÍSICO
• DESARROLLO DE MECANISMOS ESPECIALES PARA LA DISPERSIÓN DE 
INDIVIDUOS (YA QUE EL VIENTO Y LA ATMÓSFERA RESULTAN MENOS 
EFECTIVOS QUE EL AGUA Y LAS CORRIENTES OCEÁNICAS)
La radiación solar es la única fuente de energía (recurso energético) que las 
plantas verdes pueden utilizar para sus actividades metabólicas.
La energía radiante llega hasta la planta en forma de flujo de radiación procedente del sol, 
ya sea de modo directo, tras difusión por la atmósfera, o reflejada o transmitida por otros 
objetos.
Cuando una hoja intercepta energía radiante, esta puede ser reflejada, transmitida o 
absorbida. Tan sólo una reducida fracción llega hasta los cloroplastos y activa el proceso de 
la fotosíntesis.
Esta energía es convertida durante la fotosíntesis en compuestos químicos de carbono, 
ricos en energía, que más tarde serán desdoblados en la respiración (ya sea de la propia 
planta o por los organismos que se alimentan de ella o la descomponen).
La radiación solar es un recurso continuo – un espectro de diferentes longitudes de 
onda- pero el aparato fotosintético sólo es capaz de acceder a la energía de una 
banda restringida de dicho espectro.
Los pigmentos clorofílicos fijan la radiación en la banda de ondas comprendidas 
entre 380 y 710 nm Esta es la banda de radiación fotosintéticamente activa (PARentre 380 y 710 nm. Esta es la banda de radiación fotosintéticamente activa (PAR, 
RFA). Tan sólo un 44% aproximadamente de la radiación solar total que incide 
sobre la superficie de la Tierra a nivel del mar se halla en esta banda, el resto no 
puede ser usado por las plantaspuede ser usado por las plantas 
como recurso energético.
Por consiguiente, la naturaleza del 
sistema clorofílico establece una 
limitación básica de la actividad de 
las plantas verdes. A su vez, esto 
limita la energía que fluye desde las 
plantas verdes hacia el conjunto del 
ecosistema.
Se conoce como producción primaria neta la diferencia entre la fotosíntesis y la 
respiración.
La producción neta es negativa en la oscuridad, ya que la respiración es superior a 
la fotosíntesis.
Hay un punto en el que la fotosíntesis compensa exactamente a la respiración: elHay un punto en el que la fotosíntesis compensa exactamente a la respiración: el 
punto de compensación.
Durante un día claro y soleado una hojaDurante un día claro y soleado, una hoja 
expuesta a la luz puede ser incapaz de 
aprovechar una alta proporción de la radiación 
incidente:
-la intensidad luminosa será óptima cuando la 
radiación incida sobre la hoja con un ángulo de 
90º
-las hojas pueden estar superpuestas, 
formando varias capas. Cada estrato, cada 
planta y cada hoja interceptan la luz y crean así 
una zona de privación del recurso (ZPR).
-la tasa de fotosíntesis de una hoja depende 
también de lo que exigen de ella otras partes de 
la planta.
Atenuación de la radiación solar que incide en distintas comunidades vegetales: a) bosque, b) pastizal
TIPO DE ECOSISTEMA ISF
BOSQUE TROPICAL LLUVIOSO 6 a 10
BOSQUE DE CONÍFERAS 2 a 4
BOSQUE TEMPLADO CADUCIFOLIO 3 a 5BOSQUE TEMPLADO CADUCIFOLIO 3 a 5
El índice de superficie foliar (ISF) mide la superficie de hojas por unidad de superficie de suelo.
La mayor eficacia de utilización de la luz que se ha encontrado en las 
plantas es del 3 4 5% en microalgas marinas cultivadas a intensidadesplantas es del 3-4,5% en microalgas marinas cultivadas a intensidades 
luminosas bastante bajas, en los bosques tropicales los valores son 
de 1-3’5, y en los bosques de zonas templadas de 0’6-1’2%. La eficacia 
’ %aproximada de los campos de las zonas templadas es de un 0’6%
De tales niveles de utilización de la luz como recurso depende la 
energética de todos los ecosistemasenergética de todos los ecosistemas.
Eficacia en la utilización de la luz:
3 4’5% 1 3’5% 0’6 1’2% 0’6%3-4 5% 1-3 5% 0 6-1 2% 0 6%
La mayoría de las hojas están sometidas a un régimen de luz que varía a lo largo del día y del año, 
y en un medio ambiente con otras hojas que modifican la calidad y cantidad de luz recibida.
Esto ilustra dos propiedades importantes de todos los recursos: su provisión puede variar de modo 
sistemático y no sistemático. Las formas en que un organismo reacciona ante al abastecimiento 
sistemático (predecible) o no sistemático (impredecible) de un recurso refleja su fisiología actual y su 
evolución anteriorevolución anterior.
Podemos decir que los elementos sistemáticos de la variación de la intensidad luminosa son los 
ritmos diarios y anuales de la radiación solar.
Para hacer una planta se necesita algo más que luz, CO2 y agua, se requieren también 
recursos minerales o nutrientes: macronutrientes (aquellos necesarios en cantidades 
relativamente elevadas (N P Na S K Ca Mg y Fe)) y micronutrientes (Mn Zn Cu y Bo)relativamente elevadas (N, P, Na, S, K, Ca, Mg y Fe)) y micronutrientes (Mn, Zn, Cu y Bo).
Cada elemento penetra en la planta de forma independiente, como ión o como molécula, y 
cada uno tiene sus propiedades características de absorción del suelo y de difusión que 
afectan a su capacidad de acceso a la plantaafectan a su capacidad de acceso a la planta.
Además, diversas especies no utilizan los recursos minerales en la misma proporción, y 
existen diferencias notables en la composición mineral de los tejidos de distintas especies y 
entre las distintas partes de una misma planta Estas diferencias pueden desempeñar unentre las distintas partes de una misma planta. Estas diferencias pueden desempeñar un 
papel importante en la limitación de determinadas plantas a determinados tipos de suelos.
Entre el agua y los minerales delEntre el agua y los minerales del 
suelo como recursos para las plantas 
existen intensas interacciones.
Existen interacciones similares entreExisten interacciones similares entre 
los recursos minerales.
La mayoría de las plantas terrestres obtienen del suelo el agua que necesitan. 
La cantidad de agua que éste contiene y su disponibilidad para las plantas
-Textura delsuelo
La cantidad de agua que éste contiene, y su disponibilidad para las plantas, 
varía con su estructura física.
100
Potencial 
hídrico atm
- Potencial hídrico (fuerza que tienen que 
vencer las raíces de las plantas para extraer el 
agua del suelo)
1
10
100
AGUA 
DISPONIBLEagua del suelo)
- La mayoría de las plantas pueden ejercer 
una tracción equivalente a una fuerza de 
15 t b l d l l N
0,01
0,1
DISPONIBLE
~15 atm sobre el agua del suelo. Nos
referimos al potencial hídrico de 15 atm
como el coeficiente de marchitamiento o 
t d hit i t d l l
10 20 30 40 50
Humedad del suelo %
punto de marchitamiento del suelo.
-Capacidad de campo (cantidad de agua 
retenida contra la gravedad por fuerzas de 
atracción > 0,1 atm)
- La diferencia entre la capacidad de 
campo y el coeficiente de marchitamientocampo y el coeficiente de marchitamiento 
mide el agua disponible para las plantas.
Un factor importante para los organismos es la humedad relativa del ambiente aéreo, 
que normalmente presenta una concentración de agua más baja que la de los propios 
organismos. 
Por ello, los organismos tienden a perder agua por evaporación y a través de la 
excreción de los productos residuales, pérdidas que son contrarrestadas por el agua p , p q p g
obtenida a través del metabolismo, o la ingerida.
En la práctica, los efectos de la humedad relativa resultan difíciles de separar de los de 
la temperaturala temperatura.
Además, la humedad relativa y la temperatura pueden actuar junto con la velocidad del 
viento: el movimiento rápido del aire sobre una superficie de evaporación mantiene el 
di t d h d d i t l t d iógradiente de humedad e incrementa la tasa de evaporación.
Finalmente, a menudo resulta imposible separar la humedad relativa de un medio 
ambiente de la disponibilidad general de agua dentro del mismo. Ambas cosas tienen 
una causa común y se combinan para caracterizar a un medio ambiente que exige 
especializaciones en cuanto a la morfología, fisiología, comportamiento y ciclo vital.
Al examinar las relaciones entre los 
organismos y la temperatura ambiental se
- Homeotermos: aquellos que, cuando la 
organismos y la temperatura ambiental se 
podría dividir a los organismos en dos tipos:
q q ,
temperatura ambiental varía, mantienen una 
temperatura corporal aproximadamente 
constante.
- Poiquilotermos: aquellos que, cuando la 
temperatura ambiental varía, muestran una 
temperatura corporal variabletemperatura corporal variable.
O, de otro modo:
- Endotermos (aves y mamíferos), queEndotermos (aves y mamíferos), que 
regulan su temperatura mediante la 
producción de calor dentro del propio cuerpo.
E t t ( t i l l t- Ectotermos (otros animales, plantas, 
hongos,..) que dependen de fuentes exteriores 
de calor.
Casi todos los ectotermos modifican o moderan el calor intercambiando 
con el medio a través de distintos mecanismos (algunos son propiedades 
fijas de determinadas especies como las hojas reflectantes, lustrosas o 
plateadas de muchas plantas de los desiertos, otros son respuestas de 
comportamiento, o aspectos complejos de su fisiología).
A pesar de esto, la temperatura corporal de un ectotermo varía 
significativamente con la de su ambiente por tres razones principales:significativamente con la de su ambiente por tres razones principales: 
-el poder regulador de los ectotermos es muy limitado,
-dependen de las existencia y el tipo de las fuentes exteriores de calor,p y p ,
-el grado en que un organismo regula su temperatura será un compromiso 
entre los costes y los beneficios que implique.
Cuando la relación entre el crecimiento y/o el desarrollo y la temperatura esCuando la relación entre el crecimiento y/o el desarrollo y la temperatura es 
efectivamente lineal, podemos hablar de un valor único muy útil: el número de 
grados-día.
No se puede decir que los ectotermos necesiten un cierto tiempo para completar el 
desarrollo, lo que necesitan es una combinación de tiempo y temperatura: tiempo 
fisiológico.
Es importante observar que la distribución global de las comunidades vegetales y p q g g y
los principales biomas puede ser explicada por los efectos combinados de la 
temperatura y las precipitaciones anuales medias, o por los efectos combinados 
de la temperatura y la humedad relativa.
Convergencia entre comunidades: Los biomas terrestres
nieves perpetuasnieves perpetuasnieves perpetuas
tundra
taiga
tundratundra
taigataiga
bosque templado
bosque tropical
bosque templadobosque templado
bosque tropicalbosque tropical
al
tu
ra
bosque tropical bosque templado taiga tundra casquete polarbosque tropicalbosque tropical bosque templadobosque templado taigataiga tundratundra casquete polarcasquete polar
En función de la latitud, la temperatura y las precipitaciones, en definitiva, de las 
características básicas del clima, podemos dividir la tierra en zonas con elementos 
latitudlatitudlatitud
, p
semejantes. Un bioma, también llamado paisaje bioclimático, es una determinada 
parte del planeta que comparte un clima, vegetación y fauna relacionados. 
-Tundra: Presenta escasez de precipitaciones y un clima 
muy frío, permaneciendo su suelo helado la mayor parte del 
año (sólo en verano se descongela) Abundan los musgos yaño, (sólo en verano se descongela). Abundan los musgos y 
líquenes. Se extiende principalmente por Siberia, Alaska, 
Groenlandia, sur de Chile y Argentina y algunas zonas del 
norte de la Antártida.
-Taiga: o bosque boreal esta caracterizado por las 
formaciones boscosas de coníferas, siendo la mayor masa 
forestal del planeta. Se sitúa principalmente en Siberia, norte 
de Europa, norte de Canadá y Alaska, no existiendo en el 
hemisferio sur. El clima es extremadamente frío y húmedo 
con pocas precipitaciones El suelo está cubierto de nieve lacon pocas precipitaciones. El suelo está cubierto de nieve la 
mayor parte del tiempo y el periodo favorable para la vida de 
las plantas se reduce a cuatro meses.
- Bosques templados. Es un área boscosa asociada a 
climas fríos. Tiene una pluviosidad intermedia entre las 
sabanas y el bosque tropical y presenta estaciones bien 
dif i d P d b d á b l d if lidiferenciadas. Pueden ser bosques de árboles caducifolios 
(pierden sus hojas en invierno) o perennes (mantienen la 
hoja durante todo el año). En este último caso destacan los 
bosques de coníferas que se explotan para extraer madera ybosques de coníferas que se explotan para extraer madera y 
celulosa.
- Pradera: o estepa, se caracteriza por su clima templado 
y contrastado entre el invierno (frío) y el verano (caluroso). 
Se le considera el ecosistema de transición entre elSe le considera el ecosistema de transición entre el 
desierto y el bosque, suele aparecer en el interior de los 
continentes y la mayoría han sido alteradas extensamente 
y ahora son las principales regiones mundiales de 
d ió d l L d i i lproducción de cereales. Las praderas principales se 
extienden en la Pampa argentina, los Grandes llanos del 
norte de América y Eurasia Central.
- Sabana: Generalmente son llanuras de clima tropicalSabana: Generalmente son llanuras de clima tropical 
donde las precipitaciones son mucho menores que en el 
bosque tropical existiendo una estación seca y otra 
lluviosa. En las sabanas abundan los matorrales, pastos y 
i t á b l S id d dexisten pocos árboles. Son consideradas zonas de 
transición entre bosques y estepas. Las sabanas son 
frecuentes en África (Serengueti, Ngorongoro) pero 
también existen en otras zonas del planeta (sabana de Santambién existen en otras zonas del planeta (sabana de San 
Rafael en Venezuela).
- Bosque húmedo tropical. También recibe el nombre de 
selva tropical. Se caracteriza por abundantes 
i it i lt t t tiprecipitaciones, altas temperaturas que se mantienen 
estables a lo largo del año (en torno a 25º C) y una gran 
biodiversidad. Tienen también un gran interés desde el 
punto de vista de la farmacología porque de ellas proceden p g p q p
gran cantidad de medicinas naturales. El casomás 
característico es la selva del Amazonas.
- Desiertos: Se caracterizan por la escasez de 
lluvias, la escasez de vegetación y los drásticos 
cambios de temperatura: los días son 
tremendamente calurosos mientras que las 
noches son muy frías. Destacan los desiertos de: 
Sáh K l h i G bi A i At tSáhara, Kalahari, Gobi, Arizona, Atacama, etc.
CONVERGENCIA ENTRE COMUNIDADES
Un tipo de vegetación como el “maquis mediterráneo” puede ser encontrado 
alrededor del mediterráneo pero también en California, Chile, Sudáfrica y sur de 
Australia. Todas ellas son áreas con climas muy similares.
La similitud de las vegetaciones de pone de manifiesto en las fotografías aéreas o 
con la simple observación visual. Sin embargo, la lista que un taxónomo puedecon la simple observación visual. Sin embargo, la lista que un taxónomo puede 
obtener de las especies existentes (incluso de las familias representadas) no 
proporcionaría ninguna indicación de la similitud.
Estas similitudes han demostrado ser extraordinariamente difíciles de describir y 
de medir. A menudo se trata de rasgos de la “arquitectura” de las diversas plantasde medir. A menudo se trata de rasgos de la arquitectura de las diversas plantas 
existentes, y estos rasgos no son fáciles de cuantificar.
Por ello se utilizan a menudo términos cualitativos, algo vagos, tales como 
b t t t b j t l l tarbusto, mata, monte bajo, matorral, maleza, etc.
Uno de los modos más simples de 
clasificar las formas vegetales sin 
tener en cuenta su sistemática, es el ,
propuesto por el botánico danés 
Raunkiaer (1934), teniendo en cuenta 
la forma en que están dispuestos y 
protegidos los meristemos en las 
plantas.
Formas de vida de Raunkiaer: clasificación de las formasFormas de vida de Raunkiaer: clasificación de las formas 
vegetales según disposición y protección de los meristemos.
yemas
Formas de vida de Raunkiaer:Formas de vida de Raunkiaer:
Fanerófitos:Fanerófitos: 
(phaneros=visible) yemas 
perennes por encima de los 25perennes por encima de los 25 
cm. Árboles y arbustos > 25 cm
Climas cálidos y húmedosClimas cálidos y húmedos
Formas de vida de Raunkiaer:Formas de vida de Raunkiaer: 
Caméfitos: (chamia=en el suelo)Caméfitos: (chamia=en el suelo) 
yemas perennes en la superficie del 
suelo o hasta 25 cmsuelo o hasta 25 cm
Climas fríos y secos
Formas de vida de Raunkiaer:Formas de vida de Raunkiaer: 
Criptófitos: (kryptos = escondido)Criptófitos: (kryptos escondido) 
yemas perennes enterradas en el 
suelo, en un bulbo, rizoma o 
tubérculo. Protección hielo y sequías
Climas fríos y húmedosy
Formas de vida de Raunkiaer:Formas de vida de Raunkiaer:
Terófitos: (theros = verano)Terófitos: (theros = verano) 
plantas anuales con semillas 
Tí i d d i t tTípicos de desiertos y pastos
Formas de vida de Raunkiaer:Formas de vida de Raunkiaer: 
Hemicriptófitos: (hemi=mitadHemicriptófitos: (hemi=mitad 
kryptos = escondido) yemas 
perennes en la superficie del suelo.perennes en la superficie del suelo.
Muchas desarrollan rosetas de hojas
Climas fríos y húmedos
Formas de vida de Raunkiaer:Formas de vida de Raunkiaer: 
Epífitos: (epi = sobre) plantas que 
crecen sobre otras plantas. Raíces p
aéreas 
El hombre y los ecosistemas 
terrestresterrestres
El hombre rompe el equilibrio del ajuste entre 
las diferentes especies y el medio que las 
alberga:
- Fragmentación de los paisajesFragmentación de los paisajes 
(metapoblaciones, extinción de especies)
- Alteración y destrucción de los hábitatsAlteración y destrucción de los hábitats 
- Cambios en la estructura original de las 
comunidades e introducción de especies 
ló t Pé did d Bi di id dalóctonas. Pérdida de Biodiversidad
- Contaminación en general: térmica, por 
hidrocarburos, productos tóxicos o bioacumulables,hidrocarburos, productos tóxicos o bioacumulables, 
plaguicidas, etc.
- Selección genética de variedades y razas
Ubicación de los bosques por regiones. Dos tercios de los bosques del 
mundo están situados en sólo 10 países: la Federación de Rusia, Brasil, 
Canadá Estados Unidos de América China Australia la RepúblicaCanadá, Estados Unidos de América, China, Australia, la República 
Democrática del Congo, Indonesia, Angola y Perú 
Superficie forestal en porcentaje de la superficie terrestre del país
Variación anual neta de la superficie forestal por regiones, 1990-2000
FRAGMENTACIÓNFRAGMENTACIÓN 
DE LOS HÁBITATS
Cambios medios en las condiciones climatológicas provocadas por la urbanización. A 
partir de Landsberg (1970), Horbert (1978), Oke (1980) y Hobbs (1980)p g ( ) ( ) ( ) y ( )
Elemento Comparación con el 
entorno rural
Radiación Global 2 10% menosRadiación Global
Ultravioleta, invierno
Ultravioleta, verano
Duración día-luz
2-10% menos
30% menos
5% menos
5-15% menos
Temperatura Media anual
Días de sol
Mayor diferencia nocturna
1-2ºC más
2-6º más
11ºC más
Velocidad del viento
Humedad relativa
Media anual
Sin viento
Invierno
10-20% menos
5-20% más
2% menosHumedad relativa
Precipitaciones
Invierno
Verano
Total
2% menos
8-10% menos
5-30% más
Nubosidad Cielo cubierto
Niebla, invierno
Niebla, verano
5-10% más
100% más
30% más
Contaminación Núcleos de condensación
Mezclas gaseosas
10 veces más
5-25 veces más
DESTRUCCIÓN DEL HÁBITAT
CONTAMINACIÓN ENCONTAMINACIÓN EN 
GENERAL