Produccion primaria tema 4, Apuntes de Ciencias Ambientales

¡Descarga Produccion primaria tema 4 y más Apuntes en PDF de Ciencias Ambientales solo en Docsity! Tema 4: Producción secundaria y disipación de la energía Niveles tróficos. Relaciones tróficas: Cadenas y redes tróficas. El uso de la energía por los heterótrofos. Pirámides ecológicas. Tipos de pirámides. Balances de energía. Producción secundaria y disipación de la energía Producción secundaria: Fijación de la energía en niveles tróficos distintos del primario. ESTRUCTURA TRÓFICA Productores Consumidores Flujo de Energía Reciclado de nutrientes D IS IP A C IÓ N D E EN ER G ÍA Eficiencia ecológica: Porcentaje de la energía transferido de un nivel trófico al siguiente. C, O, H, N, P, K, S, Co, Fe, Zn, Si, Mo, … 4º NIVEL TRÓFICO 3er NIVEL TRÓFICO 2º NIVEL TRÓFICO 1er NIVEL TRÓFICO CADENAS Y REDES TRÓFICAS Cadena trófica (alimentaria) representación del paso de energía de un productor primario a través de una serie de consumidores con niveles tróficos progresivamente mayores. Arenque Clupea harengus Copépodo Calanus finmarchinus Diatomea Chaetoceros decipiens MAR Tricóptero Rhyacophila sp. Efímera Baetis rhodani Diatomea Navicula viridula ARROYOS Comadreja Mustela nivalis Topillo campesino Microtus arvalis Pratense Festuca ovina TERRESTRE Carnívoro Herbívoro Planta GENERAL Nivel trófico: posición en la cadena alimentaria, determinada por el número de pasos de transferencia de energía hasta ese nivel. Se agrupan los organismos que se nutren de una fuente alimenticia común CADENAS TRÓFICAS P Herb Detritus Depred Depred Descomp Cadena de herbívoros Cadena de descomponedores Relaciones alimenticias del arenque adulto (Clupea harengus; basado en Phillipson, 1975) 21% 40% 70% Trama alimentaria o red trófica: Representación de los distintos caminos del flujo de energía a lo largo de las poblaciones en las comunidades DETERMINACIÓN DE LA RED TRÓFICA 1) Por observación directa 2) Análisis del contenido del aparato digestivo 3) Métodos bioquímicos (precipitinas) 4) Marcadores isotópicos 32P, 14C, 13N, .... 5) Isótopos estables 13C, 15N Composición taxonómica de la dieta animal de invertebrados de la grajilla adulta y de las urracas adultas y jóvenes. Se indica el porcentaje de la frecuencia de aparición (%F) respecto al total de contenidos estomacales analizados, porcentaje de cada presa (%N) respecto al total de presas y porcentaje de la biomasa estimada de cada taxón (%BC) respecto al total. Grajilla adulta Urraca adulta Urraca joven F(%) N(%) BC(%) F(%) N(%) BC(%) F(%) N(%) BC(%) ca, Gastropoda 17,78 6,35 9,39 20,29 1,72 1,57 38,10 5,65 4,78 poda hnida raneae Lycosidae 2,90 0,12 0,17 1,90 0,12 0,07 Salticidae 2,22 0,32 0,01 Thomisidae 2,90 0,12 0,09 2,86 0,56 0,18 Drassidae 1,45 0,06 0,08 2,86 0,19 0,18 Indeterminado 2,22 0,32 0,07 8,70 0,37 0,21 7,62 0,62 0,20 olifugeae 16,19 1,68 18,97 cea opoda 4,35 0,43 0,16 1,90 0,25 0,03 oda colopendromorpha 1,45 0,06 3,37 0,95 0,06 0,84 ulidae 2,90 0,25 0,20 optera Acrididae 4,44 0,63 0,18 30,43 4,24 9,51 64,76 17,13 21,51 Tettigonidae 2,90 0,18 0,47 5,71 0,50 5,27 Gryllidae 0,95 0,06 0,06 Indeterminado 2,22 0,32 0,41 23,19 2,34 4,56 6,67 0,87 0,79 maptera 15,56 2,53 1,40 14,49 2,27 1,36 24,76 5,34 1,04 optera 1,45 0,06 0,06 optera Ectobiidae / Blattellidae 2,90 0,18 0,07 0,95 0,06 0,01 Mantidae 2,22 0,32 0,10 4,35 0,18 0,94 0,95 0,06 0,04 roptera Scutelleridae 31,88 2,95 8,36 61,90 8,75 9,19 Pentatomidae 4,44 1,59 7,17 17,39 3,26 11,61 3,81 0,56 0,47 Coreidae 2,22 0,63 1,57 1,45 0,06 0,05 0,95 0,06 1,38 Alydidae 5,80 0,55 0,33 8,57 1,12 0,17 Reduviidae 1,45 0,06 0,10 0,95 0,06 0,03 Nabiidae 1,45 0,06 0,08 Miridae 1,45 0,25 0,04 Indeterminado 2,22 0,63 0,54 5,80 0,25 0,24 7,62 0,81 0,45 optera Cercopidae 1,45 0,06 0,01 Indeterminado 4,44 0,63 0,03 7,25 0,31 0,03 optera Ascalaphidae 1,45 0,06 0,20 optera Carabidae 17,78 4,13 2,50 43,48 4,86 3,88 26,67 3,54 1,67 Silphidae 2,22 0,32 0,05 Staphylinidae 1,45 0,06 0,01 Cleridae 1,45 0,06 0,03 3,81 0,81 0,23 Dasytidae 1,90 0,19 0,04 Elateridae 4,35 0,31 0,38 1,90 0,19 0,07 Buprestidae 11,11 1,90 2,21 7,25 0,31 0,39 10,48 0,68 0,68 Trogidae 2,90 0,12 0,03 Oedemeridae 1,90 0,25 0,03 Lagriidae 1,45 0,06 0,18 Tenebrionidae 28,89 5,71 30,73 34,78 5,47 12,18 74,29 15,64 16,59 Scarabeidae 2,22 0,32 0,54 47,83 5,84 4,14 23,81 2,17 1,06 Cetonidae 0,95 0,06 0,51 Melolontidae 4,44 1,59 2,01 5,80 0,31 0,44 13,33 2,61 2,69 Cerambycidae 1,90 0,19 0,20 Chrysomelidae 2,22 0,32 0,16 10,14 0,49 0,72 2,86 0,25 0,10 Curculionidae 35,56 12,38 8,05 56,52 13,89 8,12 34,29 3,91 1,25 Indeterminado 28,89 5,08 1,93 42,03 4,43 2,02 24,76 2,67 1,00 Larvas Tenebrionidae 1,45 0,06 0,08 1,90 0,12 0,01 Scarabeidae 0,95 0,06 <0,01 Coccinelidae 2,22 0,32 0,04 1,45 0,18 0,04 doptera magos 1,45 0,06 0,03 1,90 0,12 0,04 Larvas 8,89 6,67 3,26 13,04 0,98 2,08 24,76 3,29 2,49 upas 4,35 0,68 0,11 1,90 1,06 0,03 era Tipulidae 1,45 0,37 0,41 0,95 0,06 0,02 Asilidae 2,90 0,12 0,05 Calliphoridae 0,95 0,06 0,01 Muscidae 0,95 0,06 <0,01 Indeterminado 4,44 0,63 0,03 11,59 0,61 0,14 1,90 0,19 0,02 Larvas 2,22 0,32 0,07 upas 1,45 0,12 0,01 2,86 0,43 0,02 enoptera Mutillidae 1,90 0,12 0,01 Chrysidae 0,95 0,19 0,03 Formicidae 62,22 45,71 27,36 57,97 39,34 20,01 57,14 15,58 5,13 Vespidae 0,95 0,12 0,13 Apoidea 1,45 0,12 0,15 Indeterminado 2,22 0,32 0,19 11,59 0,68 0,52 10,48 0,87 0,27 as, presas y biomasa (mg) 45 315 3905 69 1627 18474 105 1611 53439 Ingestión nAsimilació ÓN ASIMILACIDE EFICIENCIA = Respiración Ingestión Digestión y asimilación Energía utilizada para realizar trabajo o pérdida de calor ya no disponible para la comunidad Crecimiento y reproducción Muerte Excreción Egestión Energía disponible para consumidores Energía disponible para los detritívoros Herbívoros (10-80%) Animales pastadores 30-40% y ramoneadores Alimentación de brotes tiernos 60-70% Alimentación de semillas 80% Alimentación de detritos (milipies) 15% Depredadores (60-90%) Insectívoros 70-80% Carnívoros 90% Ingestión nAsimilació = NASIMILACIÓ DE EFICIENCIA Ingestión Digestión y asimilación Energía utilizada para realizar trabajo o pérdida de calor ya no disponible para la comunidad Crecimiento y reproducción Muerte Excreción Egestión Respiración Energía disponible para consumidores Energía disponible para los detritívoros nAsimilació Producción NETA PRODUCCIÓN DE EFICIENCIA ón)reproducci y to(crecimien= Ingestión Producción = BRUTA PRODUCCIÓN DE EFICIENCIA Poiquilotermos Insectos 5-15 % Fitoparásitos 20 % Peces carnívoros 30 % Homeotermos Terrestres < 5 % Ganado vacuno 5-7 % Algunas aves y mamíferos grandes < 1 % Hombre 0.1 % Eficiencia de producción bruta de diversos animales. Datos de diversos autores (ver Margalef, 1974). Sedimentívoros y filtradores marinos Thoracophelia mucronata, anélido 1 % Mytilus californianus 3 % Fitófagos Adenota kob, rumiante 1,1 % Daphnia pulex, cladócero 1-12 % Larvas de lepidóptero y coleópteros 3-5 % Ganado vacuno 5-7 % Saltamontes 6,6-14,2 % Fitófagos que usan alimento muy nutritivo Zooplancton fitófago 8,7-13,3 % Calanus, copépodo marino 17-26 % Littorina, gasterópodo 11 % Lepidópteros y coleópteros seminívoros 14 % Pulgones 14 % Gallinas seleccionadas 14 % Philaenus, hemíptero 17 % Psílidos y otros insectos chupadores 20 % Omnívoros Hombre 0,1 % Myrmica y otras hormigas 1-2,6 % Glomeris, miriápodo; oribátidos 4-5 % Peces (primer año, 12-13 %; de más de 5 años, 2-3%) 5-6 % Cerdos, grillos 9-12% Zoófagos Oribátidos, ácaros 4 % Insectos depredadores 12,5 % Araneus, araña 5-37.5 % Pleuronectes, platija 15,2-25,8 % Opiliones 20 % Parasitos 20 % Peces ictiófagos 20-37,5 % Gavilan, cigüeña 22-30 % Ingestión Digestión y asimilación Energía utilizada para realizar trabajo o perdida en forma de calor, ya no disponible para la comunidad Crecimiento y reproducción Muerte Excreción Egestión Respiración Asignación de energía dentro de un eslabón de la cadena alimentaria Energía disponible para los consumidores Energía disponible para los descomponedores 1) La eficiencia de asimilación aumenta en los niveles tróficos superiores 2) La eficiencia de producción neta disminuye en los niveles tróficos superiores 3) La eficiencia de producción bruta también disminuye en los niveles tróficos superiores 4) La eficiencia ecológica promedia alrededor del 10% Conclusiones del análisis de eficiencias (Kozlovski) (Basado en el estudio de 5 comunidades acuáticas) Tipo de Comunidad Océano abierto Marina costero Pradera templada Bosque tropical Eficiencia ecológica % 25 20 10 5 Producción primaria neta (Kcal m-2 año-1) 500 8000 2000 8000 Nº de niveles tróficos 7.1 5.1 4.3 3.2 CHARLES S. ELTON (1900 – 1991) Animal Ecology (1926). “Los animales situados en la base de la cadena alimentaria son relativamente más abundantes, mientras que los del extremo son menores en número, habiendo una disminución progresiva” Pirámides de números P = 1500000 C1 = 200000 C2 = 90000 C3 = 1 Pradera P = 200 C1 = 150000 C2 = 120000 C3 = 2 Bosque templado Cada rectángulo es proporcional al número de individuos Pirámides de biomasa P = 4 C1 = 21 Canal de la Mancha P = 40000 C1 = 4 C2 = 1 Bosque tropical D = 10 Cada rectángulo es proporcional a la biomasa existente por superficie o volumen en un momento dado Tasa de renovación es la fracción de la cantidad total de materia (o energía) en un compartimento que se incorpora (o libera) en una unidad de tiempo. Tiempo de residencia Es el tiempo medio que una unidad de materia (o energía) permanece en un determinado compartimento desde que se incorpora a éste hasta que se libera. residencia de Tiempo= P B renovación de Tasa= B P Emigración 33 Detritos 2350 705 Algas 710 655 2300 18 Inmigración 55 Herbívoros -4 1746 Calor 2185 31 337 34 208 Carnívoros -4 89 2 121 295 295 Microorganismos 868 Sedimento Diagrama de flujo de energía para Root Spring, Concord, Mass. durante 1953-54. Expresado en kcal m-2 año-1; los números dentro de las cajas indican cambios en la biomasa; las fechas indican la dirección del flujo. (Teal, 1957) Emigración 33 Detritos 2350 705 Algas 710 655 2300 18 Inmigración 55 Herbívoros -4 1746 Calor 2185 31 337 34 208 Carnívoros -4 89 2 121 295 295 Microorganismos 868 Sedimento Diagrama de flujo de energía para Root Spring, Concord, Mass. durante 1953-54. Expresado en kcal m-2 año-1; los números dentro de las cajas indican cambios en la biomasa; las fechas indican la dirección del flujo. (Teal 1957) Balance de energía ENTRADAS Ingresos Gastos Alóctonas Detritos 2350 Inmigración de larvas 18 Autóctonas Producción primaria bruta 710 SALIDAS Emigración de adultos 33 Respiración 2185 CAMBIOS EN ALMACENAMIENTO Sedimentación 868 Biomasas de herbívoros 4 Biomasa de carnívoros 4 ____ ____ BALANCE 3086 3086 La utilización de la energía como “moneda” ecológica permite realizar diagramas y balances energéticos con los que podemos valorar y comparar distintos ecosistemas Diagrama del flujo energético de Silver Springs (Florida),en Kcal m-2 año-1 . (Odum, 1957).