Dinámica de las comunidades

Una sucesión ecológica es una secuencia de cambios graduales que un ecosistema experimenta a lo largo del tiempo.

Los cambios en las comunidades pueden seguir dos direcciones:
 ❚ Clímax. Conforme avanza la sucesión aumenta la complejidad del ecosistema, que va adquiriendo una serie de estados progresivamente más estables. En las etapas finales se llega a un equilibrio con el medio ambiente en el que ya no aparecen cambios importantes.
 ❚ Regresión. En ocasiones, la sucesión se puede invertir, es decir, una perturbación puede llevar al ecosistema a un estado más primitivo. La causa de la regresión es una perturbación natural (vulcanismo, cambio climático…) o provocada por el hombre (deforestación, incendios…).

 Sucesión primaria
La sucesión primaria es la que tiene lugar en un terreno virgen donde no había una comunidad previa, como las dunas de arena, los depósitos de lava o la roca desnuda de una montaña tras la retirada del hielo.
La sucesión primaria atraviesa una serie de etapas:
1. Aparición de organismos con pocos requerimientos nutritivos, como los líquenes y los musgos, que con el tiempo facilitarán la formación del suelo y el asentamiento de herbáceas anuales.
2. Asentamiento de plantas herbáceas perennes que favorecen el desarrollo del suelo.
3. Desarrollo de matorrales y arbustos en suelos todavía delgados. Con el paso del tiempo aumentará la profundidad del suelo y aparecerán arbustos mayores y algunos árboles con poco requerimiento de agua.
4. Formación de un bosque. El suelo en la etapa final ha adquirido gran profundidad, capacidad de retención de agua y abundante materia orgánica, lo que permitirá el desarrollo de grandes árboles que generarán un microclima menos luminoso y más húmedo.

Sucesión secundaria
La sucesión secundaria tiene lugar en ecosistemas que han sufrido una regresión. Durante la regresión, la comunidad pierde una parte importante de sus poblaciones. Aunque la vegetación es eliminada de forma parcial o total, se conserva el suelo con semillas y esporas.
En este caso, el proceso evolutivo que origina una nueva comunidad se conoce como sucesión secundaria, que es más rápida que la primaria.

Características de las sucesiones
Los cambios que se producen a lo largo de una sucesión son:
❚ Aumento de la diversidad
❚ Aumento de la biomasa
❚ Disminución de la productividad
❚ Sustitución progresiva de especies oportunistas
❚ Aumento de la estabilidad del ecosistema

Actividades 31-35

Funciones cuadráticas

Las funciones cuadráticas son de la forma f(x) = ax² + bx + c, donde a, b, c son números reales cualesquiera y a ≠ 0.
La gráfica de una función cuadrática es una parábola.
Las funciones cuadráticas f(x) = ax² + bx + c presentan siempre un máximo o un mínimo absoluto llamado vértice de la parábola.
El eje de simetría de la parábola es una recta vertical que contiene la abscisa del vértice.
Las parábolas tienen un solo punto de corte con el eje de ordenadas y pueden tener ninguno, uno o dos puntos de corte con el eje de abscisas.

Actividades 30, 31, 33. 35 y 37.

 Estudio analítico de la parábola

• Sentido de las ramas

• Si a < 0, f(x) tiene un máximo absoluto y las ramas apuntan hacia abajo.
• Si a > 0, f(x) tiene un mínimo absoluto y las ramas apuntan hacia arriba.

• Vértice de una parábola

El vértice de una parábola se encuentra en el punto de abscisa $x=-\frac{\mathrm{b/}}{2a}$

Para obtener la ordenada se sustituye en la ecuación y = ax² + bx + c.

• Eje de simetría

El eje de simetría es la recta vertical que contiene al vértice de la parábola.

Ecuación del eje de simetría de la parábola: $x=-\frac{b}{2a}$

• $\frac{\mathrm{Punto\; de\; corte\; con\; el\; eje\; de\; ordenadas}}{}$

Es el punto con abscisa x = 0. Para obtener la ordenada del punto se sustituye x = 0 en la función: y = f(0) = c.
El punto de corte con el eje Y es A(0, c).

• Puntos de corte con el eje de abscisas

Dependiendo del número de soluciones reales de la ecuación, existirán dos, uno o ningún punto de corte con el eje de abscisas.

Los puntos de corte con el eje X son las soluciones de la ecuación 0 = ax² + bx + c.
Las soluciones de la ecuación son las abscisas de los puntos de corte de la parábola con el eje X.

Actividades 38, 39, 40, 41, 42 y 44.

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Estrategias de crecimiento de las poblaciones

Las especies se pueden clasificar según el tipo de estrategia reproductora que utilizan.

•  Estrategas de la r

Se trata de especies que aprovechan eficazmente los recursos del medio y constituyen rápidamente poblaciones numerosas. Agotan estos rápidamente, por lo que deben emigrar o pasar a un estado de letargo a la espera de que mejoren las condiciones ambientales. Son especies generalistas u oportunistas, como los mosquitos o el trébol.

1. Estrategas de la K

Son especies muy bien adaptadas a su medio, que mantienen una población estable con un crecimiento controlado. Tienen poca descendencia, pero invierten una gran cantidad de recursos en el cuidado de la prole. Suelen predominar en ecosistemas con pocas variaciones. Son especies especialistas, como los linces o los robles.

El crecimiento de la población depende del número de individuos que estén en edad reproductora.

Una pirámide de edad es una representación gráfica de la distribución por edades de los individuos de una población; los machos y las hembras se representan por separado.



Las pirámides de edad resultan muy útiles para predecir las tendencias decrecimiento de una población:

La tasa de crecimiento de una población es la diferencia entre la tasa de natalidad más la de inmigración y la de mortalidad más la tasa de emigración. Si esta diferencia es positiva, la población crece y si es negativa, disminuye.


Actividad 26


Las curvas de supervivencia son gráficas que representan los supervivientes de una población en función de la longevidad media de la especie.

•  Tipo I: corresponde a especies con baja tasa de mortalidad hasta que alcanzan una edad avanzada y esta aumenta rápidamente. Es propia de especies estrategas de la K.

•  Tipo II: corresponde a especies cuya tasa de mortalidad varía poco con la edad. La curva tiene forma de diagonal descendiente. Es propia de especies animales en las que los jóvenes dependen del cuidado de sus padres, aunque por poco tiempo, así como de plantas anuales.

•  Tipo III: es característica de especies estrategas de la r que sufren una elevada mortalidad en las primeras etapas de la vida, ya sea larvaria o juvenil.

Cambios en las poblaciones

El número de individuos de una población no permanece fijo cuando se alcanza la capacidad de carga de un ecosistema, sino que presenta oscilaciones en torno a este valor. Las causas son muy variadas, pero fundamentalmente pueden ser de dos tipos:
 ❚ Fluctuaciones: se deben a cambios no periódicos en los factores ambientales. La causa pueden ser fenómenos climáticos, como sequías, heladas tardías, etc., o también factores bióticos, como la densidad de población o las relaciones interespecíficas, por ejemplo el parasitismo o la competencia.
 ❚ Cambios cíclicos: pueden deberse a factores estacionales o a las interacciones entre distintas especies. Un ejemplo es el sistema depredador-presa: el aumento de los depredadores provoca una caída en el número de presas, lo que a su vez hace que disminuya el número de depredadores.

Actividad 26, 27, 28 y 30.

Dinámica de poblaciones

Las poblaciones no se mantienen estables a lo largo del tiempo, sino que sufren cambios. Como consecuencia de ellos, el número de individuos puede aumentar, disminuir o incluso desaparecer.

El crecimiento de una población no es indefinido. Cuando alcanzan cierto tamaño, aparecen efectos negativos que limitan la reproducción: falta de recursos, competencia y enfermedades. Estos factores se denominan resistencia ambiental.


El número de individuos existente en una población con el transcurso del tiempo varía, se observan varias fases:
1. Fase de latencia. Lento crecimiento inicial.
2. Fase exponencial. Crecimiento rápido.
3. Fase estacionaria. El crecimiento se ralentiza y fluctúa en torno a un máximo de población.

















La capacidad de carga de una población es el tamaño máximo de esa población que un ecosistema puede soportar en un periodo determinado.

Los principales factores que influyen en el crecimiento de una población son:
 ❚ La tasa de natalidad: es el número de nacimientos que tienen lugar en una población, en relación con el tamaño de esta y en un tiempo determinado. 
             TN =    n.º de nacimientos x 100 / población total
 ❚ La tasa de mortalidad: es el número de individuos que mueren en un determinado período de tiempo con respecto al total de la población. 
             TM =   n.º de muertes x 100 / población total
Se denomina potencial biótico (r) a la diferencia entre la tasa de natalidad y la tasa de mortalidad.

Otros factores que pueden influir en el tamaño de la población son:
❚ La tasa de emigración: es el número de individuos de la población que la abandonan para ir a otra diferente.
❚ La tasa de inmigración: es el número de individuos que ingresan en una población provenientes de otras distintas.

 Actividad 25

Movimiento Uniformemente Acelerado MUA

La aceleración a, es la variación de la velocidad en la unidad de tiempo. En el SI se mide en m/s2.

Como t0 suele ser 0 s, es decir, empezamos a contar el tiempo en t0 y le damos el valor 0, entonces podemos expresar así:

Actividad
26 Un coche con una velocidad de 35 m/s, frena en 8 minutos hasta los 15 m/s. ¿Qué aceleración ha desarrollado? Comenta su signo.

Podemos observar que si un móvil aumenta de velocidad, es decir, acelera, como v1>v2, la aceleración será positiva.

En cambio, si un movil disminuye de velocidad, es decir, frena o desacelera, v1


Los cambios de unidades serán similares a los hechos para la velocidad, teniendo en cuenta que en este caso la unidad de tiempo está elevado al cuadrdado.

 Actividades
27 Un coche con una velocidad de 90 km/h, frena en 5 minutos hasta los 50 km/h, ¿Cual ha sido su aceleración en m/s?

28 Transforma a unidades del sistema internacional:
a) 25 km/min2
b) -330 m/h2
c) 85 kg/s2
d) 125 dm/h2


29 Calcular la aceleración (en $m/s^2$) que se aplica para que un móvil que se desplaza en línea recta a 90.0 km/h reduzca su velocidad a 50.0 km/h en 25 segundos.

 En un MRUA, la trayectoria será una recta y la aceleración será constante. Esto significa que la velocidad varía con el tiempo y no tiene un valor fijo.

La ecuación del movimiento será una función cuadrática, por lo que su representación gráfica será una parabola o parte de ella. La ecuación de la velocidad deja de ser una recta paralela al tiempo (función constante) y será una función lineal. La ecuación de la aceleración será una función constante al valor obtenido (igual que era la velocidad en el MRU)

Las gráficas serían así:




Actividades


30 Un tren de alta velocidad en reposo comienza su trayecto en línea recta con una aceleración constante de $a=0.5m/s^2$. Calcular la velocidad (en kilómetros por hora) que alcanza el tren a los 3 minutos.

31 Un ciclista que está en reposo comienza a pedalear hasta alcanzar los 16.6km/h en 6 minutos. Calcular la distancia total que recorre si continúa acelerando durante 18 minutos más.

32 Un fórmula 1 que parte del reposo alcanza una velocidad de 216 km/h en 10 s. Calcula su aceleración.

33 Una locomotora necesita 10 s. para alcanzar su velocidad normal que es 25m/s.

Suponiendo que su movimiento es uniformemente acelerado ¿Qué aceleración se le ha comunicado y qué espacio ha recorrido antes de alcanzar la velocidad regular?

34 Un tren que va a 30 m/s debe reducir su velocidad a 20 m/s. al pasar por un puente. Si realiza la operación en 5 segundos, ¿Qué espacio ha recorrido en ese tiempo?

35 Un avión, cuando toca pista al aterrizar, acciona todos los sistemas de frenado, que le generan una desaceleración de 20 m/s², recorriendo 100 metros para detenerse. Calcular: a) ¿Con qué velocidad toca pista; b) ¿Qué tiempo necesitó el avión para detenerse?. 

 

Productividad de los ecosistemas

La energía que llega a un nivel trófico es utilizada, en parte, en el crecimiento y la reproducción: con ello se consigue aumentar la masa total de los organismos pertenecientes a ese nivel.

La biomasa es la cantidad de materia que constituye un organismo, una población, un nivel trófico o un ecosistema.  La biomasa se mide en unidades de masa, normalmente en kilogramos por unidad de área o de volumen. 

Producción 

El incremento de la biomasa por unidad de tiempo se denomina producción, y puede referirse a un nivel trófico o a todo el ecosistema (m/t).

 ❚ La producción bruta (PB) es la cantidad total de materia orgánica generada por un nivel trófico en un tiempo determinado.

La producción primaria bruta sería la cantidad total de materia orgánica sintetizada por los productores por unidad de tiempo.

Sin embargo, los seres vivos gastan en el proceso de respiración (R) la mayor parte de la materia orgánica que producen, con el fin de obtener la energía que les permita realizar sus funciones vitales. El resto se almacena en los tejidos.

 ❚ La producción neta (PN) es la materia orgánica de un nivel trófico realmente disponible para el siguiente nivel en un tiempo determinado una vez descontada la que se gasta en respiración.

                                                              PN = PB – R

La producción neta de un nivel trófico se mide como el incremento de biomasa de este nivel en el tiempo.

Se estima que un nivel trófico solo aprovecha, aproximadamente, el 10 % de la energía producida por el nivel trófico anterior. Es lo que se conoce como regla del 10 %.

 

Actividad 18

Productividad

La productividad de un ecosistema es la relación entre la producción neta y la biomasa de un nivel trófico.

                                 Productividad = PN/B x 100

Mide, por tanto, lo que produce una unidad de biomasa y se expresa en porcentaje.

Los factores ambientales que limitan la productividad de un ecosistema se denominan factores limitantes.

Pueden ser factores abióticos, como la luz, los nutrientes, la temperatura o la humedad, o bióticos, como la competencia o los depredadores.

La tolerancia a la variación de los factores ambientales es distinta según las especies:

 ❚ Las eurioicas son muy tolerantes respecto a las variaciones de los factores ambientales.

 ❚ Las estenoicas solo toleran variaciones mínimas.

Los valores de un factor para los que una especie presenta la máxima productividad se denominan valores óptimos.

Actividad 19, 20, 21 y 22

Posiciones relativas de las rectas

Dos rectas son paralelas sólo si tienen la misma pendiente, en caso contrario, las rectas son secantes y se cortan en un punto.

m1=m2  ==> Las rectas 1 y 2 son paralelas
Esto significa que ambas tienen la misma inclinación, por lo que nunca se cortan. Esto implica que no comparten ningún punto. No existe ningún punto (x,y) igual en ambas rectas. Si sus ordenadas en el origen también coinciden, realmente serían la misma recta.

 Si sus pendientes son distintas, las rectas tienen diferente inclinación y por tanto, antes o después, se cortarán (o cruzarán), y serán secantes. Incluso aunque en la grafica representada no lleguen a cortarse, en algún momento lo haran. Esto implica que existe un punto (x,y) que pertenece a ambas rectas, como hemos utilizado en los problemas de encuentros del MRU.

Actividades 19, 20, 21, 22, 24 y 25.
Actividades 26, 27, 29
Actividades 49, 50, 51, 52, 53, 54 y 55.